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MEMS是一個非常獨特的形態(tài)，與電子和機械的差異性對于正確的使用MEMS很重要。與傳統(tǒng)機械器件相比，MEMS具有較大的表面積體積比，靜電荷和磁矩產(chǎn)生的力也更為重要。在MEMS尺度上，表面張力和粘度等流體動力學是許多系統(tǒng)的重要設計考慮因素。與分子電子學或納米技術相比，MEMS通常不需要考慮表面化學狀態(tài)。MEMS技術可用于從泵到電感器的一系列設備。開關技術是基本MEMS實現(xiàn)的一個很好的例子，可以使用電阻或電容設計。

電阻MEMS開關采用靜電控制的懸臂梁，其壽命取決于懸臂的金屬疲勞、接觸磨損和懸臂變形的發(fā)生。電容式MEMS開關使用傳感元件（例如移動板）來改變電容并激活開關。

MEMS是一種成熟但仍在不斷發(fā)展的商業(yè)技術。用于監(jiān)測振動、溫度、光以及線性和旋轉運動和加速度的各種傳感器是一些常見的MEMS應用。它們可以在軍事設備、移動電話、車輛以及工業(yè)和通信系統(tǒng)中找到。在醫(yī)療領域，所謂的bioMEMS被用來感知生物功能，并提供藥物和其他療法。在工業(yè)和汽車環(huán)境中，它們用于監(jiān)測振動并通過提供潛在故障和故障的早期警告來幫助防止故障。在電信領域，MEMS用作開關，以及可調諧激光器、可調諧濾波器、光開關、動態(tài)增益均衡器、衰減器和其他應用（圖1）。

圖1：MEMS器件用于可調諧激光器、可調諧濾波器、可變光衰減器(VOA)、光開關和其他先進的通信設備。 

用于電源應用的MEMS 用于可穿戴設備、植入式電子設備和物聯(lián)網(wǎng)設備的電源轉換器的小型化是MEMS電感器發(fā)展的驅動力之一。目標是使用封裝電源(PwrSIP)和片上電源(PwrSoC)技術提高集成度，以設計提供高效率的微型電源，從而實現(xiàn)高功率密度。

MEMS電感器可以按多種方式分類，例如工作頻率、功率處理和幾何形狀。一種常見的分類是基于繞組相對于基板的位置及其形狀，（圖2）：(i)基板上的2D電感器，進一步細分為螺旋電感器(a)和跑道型電感器(b)；(ii)具有磁棒芯(c)的3D基板上螺線管電感器；(iii)2D基板內螺旋電感器(d)，以及(iv)3D基板內環(huán)形電感器(e)。

圖2：MEMS功率電感器可按電感器和基板的幾何形狀進行分類。（圖片：微系統(tǒng)和納米工程）

MEMS電感器的制造仍然存在挑戰(zhàn)。空芯MEMS電感器可用于22MHz（VHF范圍）以上的頻率，但較低頻率需要磁芯。不幸的是，雖然可以使用氮化鎵(GaN)功率半導體器件來設計VHF功率電子器件，但磁性材料并沒有跟上，而且它們的大磁芯損耗是VHF功率轉換器開發(fā)的一個制約因素。

PwrSoC集成工作正在轉向MEMS封裝技術，以實現(xiàn)微型電源轉換器的制造。正在探索的方法包括使用引線鍵合或倒裝芯片技術的2D/2.5D封裝，以及使用IC垂直堆疊和基于硅通孔的硅中介層的3D封裝。與磁性材料的情況一樣，這些基于MEMS的封裝技術還沒有準備好進行商業(yè)開發(fā)。
MEMS用于超越5G射頻 射頻MEMS(RF-MEMS)是無源元件，例如提供改進性能的衰減器，包括更好的隔離、更低的功耗、更小和更輕的重量，以及在多GHz應用中的成本更低。最近，RF-MEMS已使用表面微加工工藝制造，該工藝使用由多晶硅和鋁保護的兩個導電薄膜層，在其上使用電鍍金構建實際的MEMS懸浮靜電驅動膜（圖3）。此外，使用鍍金薄膜可將金屬與金屬的接觸電阻降至最低。

圖3：基于表面微加工工藝的RF-MEMS技術平臺，用于制造用于多GHz應用的多態(tài)RF功率衰減器。
 

對更小、更高性能的數(shù)GHz器件的需求正在推動RF-MEMS技術的發(fā)展。正在開發(fā)RF-MEMS設備以幫助解決諸如極低端到端延遲（預計將從5G中的5毫秒降至6G中的1毫秒）等挑戰(zhàn)，以及將大規(guī)模MIMO(mMIMO)技術縮減為大型智能表面天線（LISA）技術。LISA將在具有大量獨立控制的反射表面/天線元件的二維人工結構中使用RF-MEMS技術，以使mMIMO能夠適應在30至300GHz范圍內運行的小型系統(tǒng)，用于關鍵應用，例如工業(yè)4.0中的車對車通信、遠程手術和大規(guī)模機器對機器通信。
pMUT和元宇宙 觸覺反饋使用力、電信號或聲壓來產(chǎn)生觸覺。當前的設計中使用了空氣耦合超聲換能器，但它們體積太大而無法廣泛采用。相反，正在開發(fā)MEMS超聲換能器(pMUT)。pMUT將具有與當今空氣耦合超聲換能器相同的40kHz諧振頻率，但體積更小，功耗更低。鋯鈦酸鉛(PZT)用作壓電層并使用射頻濺射沉積。諧振腔是通過深度反應離子刻蝕釋放圓形薄膜形成的。這些pMUT旨在用于大型陣列（圖4）。當以70V峰間電壓驅動時，單個pMUT可產(chǎn)生0.227Pa的聲壓。