半導體傳感器和MEMS國際標準化進展

　　去年，IEC TC47/SC47E (半導體分立器件標準化分技術委員會) 和IEC TC47/SC47F (MEMS標準化分技術委員會) 工作組會議及MEMS標準研討會在日本東京召開。共有來自中國、日本、韓國的37位專家參加。中國代表團由中國電子技術標準化研究院、中電13所、航天704所、中機生產力促進中心、北京大學、西安電子科技大學等單位的12名代表組成，參加了此次全部會議。

　　IEC TC47/SC47E下設兩個工作組：WG1 (半導體傳感器工作組)、WG2 (微波器件工作組)。IEC TC47/SC47F下設三個工作組及一個標準維護組：WG1 (術語和定義工作組)、WG2 (MEMS材料和結構特性試驗方法工作組)和WG3 (MEMS封裝和器件工作組)、MT1 (標準維護組)。

　　1、18項國際標準取得重要進展

　　經過各工作組討論和審核，IEC 60747-14-10《半導體器件第14-10部分：半導體傳感器可穿戴葡萄糖傳感器性能評價方法》和IEC 60747-14-11《半導體器件第14-11部分：半導體傳感器用于測量紫外線、光線和溫度的、基于聲表面波的集成傳感器測量方法》等18項國際標準得到重要推進，見表1。

　　其中我國牽頭制定的三項標準即將進入到CD階段：

　　(1) IEC 62047-32是航天704研究所和中國電子技術標準化研究院共同提出的MEMS器件性能測試方法標準，主要規定了MEMS諧振器振動非線性頻率響應、強度及頻率漂移的測試方法。MEMS諧振器振動非線性測試技術的發展始于20世紀80年代，經歷了從實驗測試到目前具有較完善理論支撐的振動非線性測試的發展過程，其趨勢正從機械振動非線性向機械、電場、磁場等多物理場耦合振動非線性特性測試方向發展。在產業發展方面，以MEMS諧振器為核心器件的各種傳感器、濾波器等已經大量應用于儀器儀表和工業自動化領域，具有廣闊的發展前景。

　　(2) IEC 62047-33由北京大學提出，規定了MEMS壓阻式壓力敏感器件的術語和定義、試驗條件和試驗方法，適用于MEMS壓阻式壓力敏感器件的研制，生產和使用，對于規范器件的性能指標、可靠性等具有重要意義。

　　(3) IEC 62047-34由北京大學提出，規定了MEMS壓阻式壓力敏感器件晶圓級性能參數測試方法，具體性能參數包括電阻、常壓輸出、靜態性能 (滿量程輸出、零點輸出、非線性、遲滯、重復性、精確度、靈敏度、零點漂移)、溫度性能 (熱零點漂移、熱靈敏度漂移、熱零點滯后、熱靈敏度滯后) 等，對每項參數的測試目的、測試步驟和數據處理方法等內容進行詳細描述。

　　我國專家作為項目成員參與了IEC 60747-14-11、IEC 60747-18-3和IEC 62047-31三項國際標準的制定工作。IEC 60747-14-11規定了集成紫外線、光線和溫度傳感器、基于聲表面波的傳感器的工作原理、環境條件和測量方法，其中測量方法有直接模式和基于自振的微分放大器模式兩種。IEC 60747-18-3規定了無透鏡CMOS光子傳感器陣列封裝模塊的流體的流動特性評估方法、測試環境等。IEC 62047-31基于斷裂力學原理，用四點彎曲的方法測試MEMS分層材料的界面粘附能。

　　2、標準化新動向

　　此次會上，SC47E秘書處通報IEC新籌備成立了TC124 (可穿戴器件和技術標準化委員會)，將由該技術委員會負責對IEC 60747-14-10開展后續工作。

　　同時，韓國代表提議SC47E成立新的標準工作組——生物半導體器件標準工作組，制定如生物FET和無透鏡光子陣列傳感器等醫用方面的傳感器技術標準。會后秘書處將以正式文件的形式征集各成員國對此提案的意見。

　　此外，秘書處通報了IEC/TC49 (頻率控制、選擇和探測用壓電、介電與靜電器件及相關材料標準化技術委員會) 對IEC 60747-14-11標準制定的意見。TC49認為該標準規定的是聲表面波器件，應由TC49/WG13 (壓電傳感器工作組) 負 責。目前SC47E/WG1和TC49/WG13已成立聯合項目組(PT60747-14-11)，共同制定該標準。

　　可以看到當前科學技術不再依賴單一學科的發展 ， 而是多學科或跨學科的技術交叉、融合的飛速發展，標準化領域也同樣面臨此問題。

　　3、MEMS標準化進展飛速

　　IEC TC47/SC47F是2008年成立的分技術委員會， 負責制定MEMS器件國際標準，是TC47下最活躍的分技術委員會，每年制修訂標準數量超過5項，參與成員國有中、日、韓、德、美等主要MEMS設計、生產和制造強國。目前其下設有三個工作組，分別為WG1研究制定MEMS術語、總則等通用基礎標準 ;WG2研究制定MEMS工藝標準、測試方法等標準 ;WG3研究制定器件產品規范和封裝標準。該分技術委員會已發布了26項國際標準，涵蓋了MEMS總則、大量的MEMS材料性能評估測試方法標準(如MEMS薄膜應力測試方法) 和4項產品規范 (如MEMS陀螺儀規范)。

　　此次會議，秘書處特別指出IEC 62047-1和IEC 62047-4兩項標準由于MEMS技術和產業的飛速發展，各成員國需要考慮增加新的技術內容以滿足行業需求，會后將以文件的形式征求各成員國意見。

　　此外，從2007年起，在工作組會議召開之際，中、日、韓三國輪流主辦MEMS 標準技術研討會。去年也不例外，同期召開的MEMS標準技術研討會共有4篇報告 ：張大成 (北京大學，中國)——《用于測試微組裝結構的機械性能的在線平臺》;Takahiro ONAKADO( 微機電中心，日本)——《關于智能傳感器及其接口的標準化》;Kazuki TAKASHIMA(熊本大學，日本)——《用掃描白光干涉法測量微米結構的應力和應力分布》，Kim KWANG-SEOP (機械和材料研究所，韓國)——《薄膜粘合強度的評價》。各國專家就MEMS領域中微米結構應變、微機械結構力學性能測試、智能傳感器等熱點技術進行了交流，介紹了微機械結構力學性能測試可采用的現場測試技術和片上系統;采用掃描白光干涉法測量微米結構的應力變化;智能傳感器及其接口的標準化工作設想等。

　　4、我國應重點關注的標準化工作

　　MEMS傳感器是目前市場應用較為成熟的MEMS器件，其中MEMS慣性傳感器、MEMS麥克風幾乎已成為新型設備的標配，MEMS溫濕度傳感器、MEMS壓力傳感器等在移動終端尤其是可穿戴設備上的應用近年來也迅速增長。

　　由于近年來硬件創新市場逐漸轉移國內，中國市場對于MEMS傳感器的需求增速遠高于全球MEMS市場。MEMS傳感器當前主要應用領域集中在消費電子、汽車電子等領域，隨著產品的不斷成熟，航空航天、醫療電子、工業控制等領域的應用也逐漸普及。

　　目前，在MEMS領域，我國牽頭制定的IEC 62047-25：2016已經發布，牽頭制定的三項MEMS國際標準經過本次會議討論將進入到CD階段，未來我國應繼續關注MEMS技術領域的設計、工藝、材料、產品性能測試等方面的標準化工作，引領產業發展。