微型機電系統

有如孫悟空鑽入鐵扇公主的肚子裏一樣，微型機械小蟲能夠完成常人無法想象的任務。比如它能夠鑽入對方的裝置和設備中，導致對方的作戰機器失靈，最終逼迫對方投降。這是微電機技術發展在戰爭中應用的結果。 ^[1] 

在70年代初人們就開始MEMS的探索研究，直到80年代，這個領域才有了實質性的進展。它使用最新的納米材料技術，使得電機的體積驚人地減小。這樣的技術在軍事上無疑將有很大的用處，這些應用主要包括有：微型機器人電子失能系統；螞蟻機器人；分佈式戰場微型傳感器網絡；有害化學戰劑報警系統；微型敵我識別等方面。 ^[1] 

微型機器人電子失能系統是一種特定的MEMS，它具有六個部分，包括傳感器系統、信息處理與自主導系統、機動系統、破壞系統和驅動電源。這種MEMS具有一定的自主能力，並擁有初步的機動能力，當需要攻擊敵方的電子系統時，無人駕駛飛機就投放這些MEMS。其中的一種方案是利用昆蟲作為平台，通過刺激昆蟲的神經來控制昆蟲完成接近目標的過程。通過這樣的MEMS可以無聲無息地破壞敵方的主要目標，有相當的戰略意義。

螞蟻機器人，是一種可以通過聲音來控制的MEMS，螞蟻機器人的驅動能量來自於一個能把聲音轉換成為能量的微型話筒，人們利用它潛伏到敵方的關鍵設備中，當需要啓動時，控制中心發出遙控信號，螞蟻機器人就開始吞噬對方的關鍵設備。螞蟻機器人能夠非常得小，能夠在人的血管中進出自由，這樣在民用方面，也可以完成非常複雜和精細的醫學手術。

分佈式戰場微型傳感器網絡是通過大量散播廉價的、可隨意使用的微型傳感器系統來完成對敵方系統更加嚴密的調查和監視。MEMS本身非常小，無法被肉眼觀察到，就是儀器也很難精確地測定其位置，所以就很難受到攻擊了，這樣的系統組成一個龐大的網絡，敵方的一舉一動都能夠非常清楚地瞭解到，因此對戰爭的監視理論是一個新的發展。

特定的MEMS加上一個計算機芯片就能夠構成一個袖珍質譜儀，可以在戰場上檢測化學制劑。一個這樣的傳感器系統只有一個紐扣這樣大小，能夠最大地減少價格昂貴的觸媒劑或者生物媒介的用量，還可以配備合適的解毒劑來擴展功能。在化學武器日益發達的未來戰場，檢測化學制劑的MEMS必將能夠起到關鍵的預測、監控和預報作用。 ^[1] 

微型敵我識別裝置能夠在紛繁雜亂的戰場上，通過傳感器和智能識別技術，判斷出敵我目標，避免不必要的錯誤。大量的廉價的識別裝置的共同使用更加能夠增加判斷的可靠性。

綜合上面所述，MEMS之所以能夠完成大量的功能是因為它的廉價、微小、智能化、可控性的特點。MEMS的技術現在還遠遠沒有發展成熟，在未來的發展中，軍事上的需求將是MEMS的一個主要的發展方向，也必然能在未來推動軍事的不斷髮展，向軍事微觀化邁出關鍵的一步。 ^[2] 

微米/納米技術包括了從亞毫米到亞微米範圍內的材料、工藝和裝置的加工製造和綜合集成。微米制造技術包括對微米材料的加工和製造。它的製造工藝包括光刻、刻蝕、澱積、外延生長、擴散、離子注入、測試、監測與封裝。納米制造技術和工藝除了包括微米制造的一些技術（如離子束光刻等）與工藝外，還包括為了利用材料的本質特性而對材料進行分子和原子量級的加工與排列技術和工藝等。

目前，研究人員正致力於探索微型機電系統的製造方法與途徑。製造大規模集成電路的製造技術與工藝自然是最容易實現的方法與途徑。這樣就有技術成熟、設備可以利用、批量生產容易、經費相對節省等優點，但是，目前對這一途徑的認識並非完全一致。首先，與大規模集成電路一樣，微型機電系統與專用集成微型儀器是可以利用微電子製造技術和工藝方法來批量製造出來的。大規模集成電路的製造技術一直在不斷地追求高集成度的芯片，但當計算機芯片線寬尺寸進一步縮小的時候，就出現了一個轉折點。如當芯片線寬尺寸為 150 μm以下時，由於量子力學效應的增強，原先把電子看作為粒子的微電子技術的理論將不再有效，而需要研製利用電子波動的量子效應原理而製作的器件，即所謂量子器件或稱作納米器件。也就是説，當製造裝置小到一定尺寸的時候，就必須按照分子工程的理論（即量子力學理論）來構築分子部件，納米技術的核心就是裝配分子。或者説，是按照人們的意願直接操縱原子、分子、或原子團、分子團，來製造出符合人們需要的具備特殊功能的部件和系統。此外，特別是在加工三維微型結構和系統組裝時，傳統的方法也很受限制。簡而言之，爭論的焦點就在於，是繼續沿襲傳統的硅基製造方法，還是另闢蹊徑，尋找其他製造方法。其他製造方法包括LIGA工藝（光刻、電鍍成形、鑄塑）、聲激光刻蝕、非平面電子束光刻、真空鍍膜（濺射）、硅直接鍵合、電火花加工、金剛石微量切削加工，甚至於使用了傳統的鐘表加工技術等等。目前，國際上比較重視的微型機電系統的製造技術有犧牲層硅工藝、體微切削加工技術、LIGA工藝和準LIGA工藝等，新的微型機械加工方法還在不斷湧現，這些方法從微電機的加工，一直到鐘錶加工技術，以及多晶硅的熔鍊和聲激光刻蝕等等。 ^[2] 

MEMS技術採用的材料一般可分為襯底材料和附加材料兩類。目前微機械加工採用的襯底材料以硅為主。選用晶態半導體材料是因為它具有性能優異、容易得到、有多種成熟的加工工藝、與晶面有關的各向異性使之適於微機械加工及具有集成有源電路的潛力等諸多優點。襯底材料則可以是其他非半導體材料，包括金屬、玻璃、石英、其他晶態絕緣體、陶瓷、塑料、高聚物以及其他有機和無機材料。起換能器作用的功能材料可以加在襯底上或作為襯底。

沉積在襯底上的材料（薄膜）包括硅（單晶硅、多晶硅、非晶態硅）、硅化合物（SiO₂、SiC等）、金屬和金屬化合物（如Au、Cu、Ni、Al、ZnO 、GaAs、CDS）、多種陶瓷材料、金剛石和有機材料（如高聚物、酶、抗體、DNA、RNA）等。將這些材料附加到半導體襯底材料上，還可以集成有源電路。 ^[2]