商傳媒｜何映辰／台北報導
在現代電子產品中，微機電系統（MEMS）技術正日益扮演關鍵角色，從我們每天使用的智慧型手機到最新的揚聲器，都能見其蹤影。這種利用與電晶體相同矽晶圓材料打造的微型機械結構，正悄然無息地改變產品設計與功能，並在醫療、通訊、感測等多元領域開創新的可能性。
MEMS 技術的起源可追溯至 1982 年，當時美國發明家 Kurt Petersen 發表了論文《矽作為機械材料》（”Silicon as a Mechanical Material”），徹底顛覆了人們對矽材料的認知。Kurt Petersen 提出，製造電晶體的光刻技術，同樣可以用來生產微小的機械結構，使其能彎曲、泵送、共振或偏轉。儘管矽是主導材料，但 MEMS 技術也不限於矽，也能使用玻璃、壓電陶瓷、聚合物及複合半導體等材料。
MEMS 技術的首個商業應用是噴墨印表機的噴頭，透過微小的噴嘴、腔室與加熱元件，精準地噴射墨水。第二個重大突破則出現在汽車安全領域，即安全氣囊加速感測器。1991 年，亞德諾（Analog Devices）推出 MEMS 晶片，用於安全氣囊的部署，它比過去的機械系統更小、更快、更可靠，也更容易大規模生產。另一個重要應用是德州儀器（Texas Instruments）的拉里·霍恩貝克（Larry Hornbeck）開發的數位微鏡裝置（Digital Micromirror Device, DMD），它由數百萬個可獨立透過靜電力控制的微型鏡面組成，成為數位光學處理（DLP）投影技術的基礎。
矽材料在全球 MEMS 領域佔據主導地位，主要得益於其全球半導體製造生態系統及可擴展、具成本效益的供應鏈。MEMS 技術的發展，也突顯了全球半導體製造生態系的關鍵性，這對以半導體產業為主的台灣而言，其影響與重要性不言而喻。這項技術的產業化更離不開製造工藝的進步。1990 年代，Franz Laermer 在羅伯特·博世有限公司（Bosch）研發出深層反應離子蝕刻（deep reactive ion etching）製程，使其能以工業規模，精準地生產高深寬比的矽結構，為現代 MEMS 的大規模生產奠定了基礎。
時至今日，MEMS 技術已是許多現代電子產品的核心。例如，智慧型手機和穿戴裝置中的運動感測器（陀螺儀和加速計）、行動通訊中的射頻濾波器和頻帶切換器、取代石英晶體的振盪器、微流體晶片，乃至於人工智慧資料中心內的光學 MEMS 開關。自 2000 年代初期引入的 MEMS 麥克風，憑藉其晶圓級的一致性及小尺寸，迅速普及。現代手機通常內建數個 MEMS 麥克風，耳機及車輛甚至整合了多達八個，而智慧眼鏡等新興裝置的需求量預計將更高。MEMS 揚聲器則徹底顛覆了傳統音訊設計，透過超音波氣泵取代傳統大尺寸振膜，以小而硬的薄膜與聲學閥門高速循環運作，重塑聲音產生方式。
MEMS 技術的發展模式一再證明，當機械系統被重新想像並微縮至微觀層面時，整個產品類別都會隨之改變。從拉里·霍恩貝克的微鏡陣列成為現代投影系統的基石，到大型機械式加速計隱身於智慧型手機的晶片中，MEMS 持續擴展至先進感測、光學路由、醫療系統以及混合機電架構等新領域。它正成為一種全新的設計典範，將機械與電子這兩個原本獨立的學科結合起來，預示著更精巧、高效的未來科技產品。
