MEMS teknologiaa on jo pitkään käytetty lukuisien eri laitteiden valmistamiseen. Osa näistä laitteista on ollut markkinoilla jo useita vuosia, kun taas osa on vasta kehitysvaiheessa. Jotta tutkimus ja kehitystyötä osattaisiin jatkossa kohdistaa oikeille painopistealueille, on tärkeää tietää mihin suuntaan kehitys on menossa. Tämä työ on osa kansallista MEMS teknologioiden tiekartta -projektia ja sen tavoitteena oli selvittää MEMS laitteiden kehityksen suuntaa. Työ toteutettiin laajana kirjallisuustutkimuksena. Lisäksi tulosten tueksi haastateltiin asiantuntijoita Suomen MEMS teollisuudesta. Työssä tarkasteltiin lukuisia jo markkinoilta löytyviä ja vasta kehitteillä olevia MEMS laitteita ja analysoitiin niitä sekä teknisestä että kaupallisesta näkökulmasta.
Tutkimuksen perusteella kävi ilmi, että MEMS markkinat ovat pitkään muodostuneet vakiintuneista laitteista kuten mustesuihkupäistä, kiihtyvyysantureista, paineantureista sekä RF suotimista. Lisäksi mikrofonit, gyroskoopit ja optiset laitteet ovat olleet kaupallisesti saatavilla jo pitkään. Markkinat ovat hiljattain alkaneet tehdä tilaa myös uusille MEMS laitteille, joita tulee ulos nopeaa vauhtia. Viimeisimpänä markkinoille tulleita laitteita ovat erilaiset mikrofluidistiikka laitteet, mikrobolometrit sekä yhdistelmäanturit. Pian kaupallisesti saatavia laitteita ovat magnetometrit, automaattitarkennuslaitteet sekä MEMS oskillaattorit.
Näiden laitteiden lisäksi kehitteillä on monia uusia MEMS laitteita, jotka saattavat tarjota merkittäviä mahdollisuuksia tulevaisuudessa. Kehitteillä olevia laitteita ovat erilaiset lääketieteelliset laitteet, atomikellot, mikrojäähdyttimet, mikrokaiuttimet, energiantuottolaitteet sekä RFID-laitteet. Kaikki kehitteillä olevista laitteista eivät välttämättä tule menestymään kaupallisesti, mutta jatkuva tutkimustyö osoittaa, että monilla MEMS laitteilla on potentiaalia useissa eri sovelluksissa. Markkinanäkökulmasta tarkasteltuna suurin potentiaali piilee kuluttajaelektroniikka markkinoilla. Muita tulevaisuuden kannalta potentiaalisia markkinoita ovat lääketieteelliset ja teollisuusmarkkinat.
Tutkimus osoitti että MEMS laitteiden tutkimukseen ja kehitykseen liittyy monia potentiaalisia painopistealueita tulevaisuudessa. Käyttömahdollisuuksien parantamiseksi monet jo vakiintuneet laitteet kaipaavat vielä parannuksia. Toisaalta, jo olemassa olevia laitteita voidaan hyödyntää uusissa sovelluksissa. Lisäksi monet uusista ja kehitteillä olevista MEMS laitteista vaativat vielä kehitystyötä.MEMS technology has long been applied to the fabrication of various devices from which some have already been in use for several years, whereas others are still under development. In order to find future focus areas in research and development activities in the industry, it is important to know where the development is going. This thesis was conducted as a part of National MEMS technology roadmap, and it aimed for determining the evolution of MEMS devices. The work was conducted as an extensive literature review. In addition, experts from the Finnish MEMS industry were interviewed in order obtain a broader insight to the results.
In this thesis various existing and emerging MEMS devices were reviewed and analyzed from technological and commercial perspectives. The study showed that the MEMS market has long been composed of established devices, such as inkjet print-heads, pressure sensors, accelerometers and RF filters. Also gyroscopes, microphones and optical MEMS devices have already been on the market for a long time. Lately, many new devices have started to find their place in the markets. The most recently introduced commercial devices include microfluidic devices, micro bolometers, and combo sensors.
There are also a few devices including magnetometers, MEMS oscillators, and auto-focus devices that are currently crossing the gap from R&D to commercialization. In addition to the already available devices, many new MEMS devices are under development, and might offer significant opportunities in the future. These emerging devices include various bioMEMS devices, atomic clocks, micro-coolers, micro speakers, power MEMS devices, and RFID devices. All of the emerging devices might not find commercial success, but the constant stream shows, that there are numerous applications, where MEMS devices could be applied in. From a market point of view, the greatest potential in the future lies in consumer electronics market. Other highly potential markets include medical and industrial markets.
The results of the thesis indicate that there are many potential focus areas in the future related to MEMS devices, including improvements of the existing devices in order to gain better utilization, application of the existing devices in new areas, and development work among the emerging devices
