微系统集成与封装技术发展现状与趋势探讨

微系统集成与封装技术发展现状与趋势探讨

李晨 王杨

中国电子科技集团公司发展战略研究中心

微系统原来是指MEMS（微机电系统），在欧洲被称为微系统，在美国被称为MEMS，在日本被称为微机器。

如今，美国DARPA的MTO给予微系统技术的定义是：赋予未来能力的一项综合系统技术能力。欧洲对微系统技术的定义是：两类以上技术的微集成。美国军方权威专家评价这是一项引发武器装备新一轮革命性变革的重大创举，是未来战场对抗的核心技术。对我国来说，微系统是继集成电路之后的下一个基础性、战略性、先导性产业，是关注太空、海洋、战略预警和电磁的技术基础。

微系统涉及微电子、光电子、MEMS、架构、算法五方面的集成。微电子、光电子和MEMS 器件是微系统的核心硬件，而架构和算法是构成微系统的宏观基础。本文分别以传感—信息处理—通信与导航—电源管理—集成微细统（功能集成）、新材料—设计方法—制造工艺—系统封装（研发流程）为主线介绍了几十项MTO和IPTO主持的微系统项目，分析微系统的国外技术发展现状。接下来分析了微系统技术的未来发展趋势，包括后摩尔定律将成为指导微系统发展的新规律、三维异构集成是微系统的核心集成技术、向纳米尺度发展、与生物技术相结合、与信息系统一体化等。

由于在未来5~10年，微系统的三维异构集成技术在我国难以应用于大规模批量生产，但在MCM的基础上利用封装技术发展功能集成的微系统可能是比较现实的技术途径。除了实现功能集成，封装还能提高微系统的可信度、抗辐照等特殊环境适应能力，是实现关注海洋、太空、战略预警和电磁的技术途径之一。美国的NASA正在大力开展NEPP项目，希望国内引起足够重视。

在对比分析国内外技术发展差距的基础上，本文总结了国内制约微系统发展的主要问题，包括对微观性与系统性协同发展认识不足、需求超前探索力度不够、系统性研究不够、传统的微电子与MEMS研发水平落后、基础平台投入不足、技术攻关方向不够聚焦与明确、科技情报与技术发展战略研究力量不足等。最后，针对上述问题、未来技术发展趋势和我国国情提出了推动我国微系统技术发展的措施建议，包括加强科技情报与发展战略研究、加强需求牵引落实具体重大项目、创新微系统研发的合作模式、加强领军人才培养、创新项目运作管理模式等。