MEMSの進�tから見えてくる、これからのMEMS�x場の広がり
MEMS（Micro Electro-Mechanical Systems）の国際会議「The 15th MEMS Engineer Forum」が先月、東�Bで開��(h┐o)された。MEMSデバイスは、加�]度センサ・圧��センサからマイクロフォン、RFフィルタ、��音�Sトランスデューサなどさまざまな応��に使われてきた。欧��勢は、�O動�Z�x場やスマホ�x場などでMEMSデバイスを発�tさせた。次のMEMSデバイスは何か。
図1 MEMSデバイスの商��がますます広がっていく 出�Z：Kurt Petersen
SiTimeの共同創業�vであり、MEMS分野でデバイス開発を進めてきたKurt Petersen��(hu━)は、これまでのMEMSの歴史を振り返り、圧��センサから始まって、加�]度センサやジャイロなどの慣性センサ、DLP（Digital Light Processing）プロジェクタ、MEMSオシレータなどMEMSデバイスの応��が�j(lu┛)きく広がってきたことを伝えた（図1）。MEMS加工による微細なマイクロ流路は、新型コロナの����で��躍した。
MEMSデバイスの�噞的なインパクトは、スマートフォンで導入された加�]度センサやマイクロフォンなどだろう。スマホの向きを変えると画�Cが90度変わったり、歩数��の役割を果たしたり、楽しい機�Δ魏辰┐燭世韻任呂覆�、マイクロフォンは音�m入��だけではなくノイズキャンセラーにも��いられている。AIスピーカーに�}び�Xけて音�mで命令するにもMEMSマイクが使われ、音�mのビームフォーミング�\術で指向性を��(d┛ng)めることもできている。またDLPプロジェクタはほとんどの映画館に導入され、今やデジタル映�気�映画�cの常識になり、配給システムにも�j(lu┛)きな影�xを与えた。
数量の�Hいスマホ向けでは、2015�Qに14億��のスマホが出荷され、そこに搭載されたMEMSデバイスは50億個に達した。�C白いことに、スマホの出荷��数は2022�Qに12億��に��(f┫)少したのにもかかわらず、スマホに搭載されたMEMSデバイスは55億個と逆に�\えたのである��新型のスマホ�x場はほぼ��和しているため、2028�Qには出荷��数はさらに11億��と��(f┫)少するが、搭載されるMEMSデバイスの出荷数は56億個に�\える、と�x場調�h会社のYole Developpementは見ている。しかもこの数�C(j┤)にはスマホの高周�Sフィルタに使うRF MEMSや、データセンター向けに��確なクロック信��(gu┤)を送出するMEMSタイミングデバイスも含んでいないという。
�T外とMEMSデバイスが搭載されているデバイスとして、ワイヤレスイヤホンやスピーカーであるTWS（True Wireless Stereo）デバイスがある。Yoleによると、ワイヤレスイヤホンTWSは2020�Qに3億個出荷されたが、MEMSデバイスはその4倍の12億個出荷された（図2）。2028�QにはTWSイヤホン4億��の出荷に�瓦靴�、MEMSデバイスの出荷数は25億個になると予�Rしている。1��のイヤホンにマイクロフォン2〜3個にマイクロスピーカー、慣性センサなども載るようになるからだとしている。
図2 ワイヤレスイヤホンTWSに使われているMEMSは�Hい 出�Z：Yole Developpement
MEMSを実�△垢襯妊丱ぅ江���の出荷数が��和しても、MEMSチップそのものは逆に�\えていくという現��(j┫)は�O動�Z�噞と�瑤討い�。�O動�Z�噞では新�Zの出荷��数は2000�Q以�T��く�Pびていない。しかし�O動�Zに実�△気譴詒焼���の数は�Pびる�k��(sh┫)で、半導��チップの集積度も�屬�る�k��(sh┫)になっている。MEMSも集積化の��(sh┫)法は��(d┛ng)まっている。MEMSチップをCMOS信��(gu┤)処理IC�屬棒兪悗垢襪海箸��\えつつある。
MEMSデバイスが�攵掚良く���]できるようになった理�y(t┓ng)は、シリコンメンブレンを作るために��要な深いエッチング（Deep Reactive Ion Etching）が使えるようになったことが�j(lu┛)きい。Kurt Petersen��(hu━)は、�貭召砲泙辰垢哀┘奪船鵐阿垢�Boschプロセスを開発したBoschのFranz Laermer��(hu━)と、それを実現するDRIEエッチング����を開発した住友�@密工業の社長を��めた神�P晉��(hu━)を称えた（図3）。神�P��(hu━)はDRIE����の商��化によりIEEE Robert Bosch賞を�p賞している。
図3 Deep RIE�\術と����の開発�vFranz Laermer��(hu━)（左）と神�P晉��(hu━)（��）出�Z：Kurt Petersen
MEMSデバイスの���]を推進するSTMicroelectronicsは、pMUT（圧電マイクロマシン��音�Sトランスデューサ）デバイスを��来のバルクのPZTデバイスから、薄膜のSc（スカンジウム）ドープのAlN膜を��き換えることで�lの量を99%除去するサステナブル�\術を開発している。pMUTアレイを構成し、��音�Sを発�擇靴修�ToF（Time of Flight）から顔認証や、��内組�Eの検�hに応��しようというもの。これからの新しい応��となる。
今後、50GHz��度までのマイクロ�Sスイッチや、医��向けに��確な眼圧�R定デバイス、2D/3Dの��音�Sを使ったイメージング�\術などにもMEMSの応��が開けている。バイオやメディカル、ヘルスケアなどの医��分野に向けたMEMS開発は始まったばかりだ、とPetersen��(hu━)は述べている。MEMSデバイスの応��は、これからも�里泙襪箸海蹐��瑤蕕覆�。
