日本东北大学微系统集成中心的Kentaro Totsu、Masaaki Moriyama、Masayoshi Esashi于2019年4月15日在自然电子学(Nature Electronics)杂志刊文《MEMS Research is Better Together》并且提出基于共享设施的开放合作可以加速微机电系统（MEMS）的商业化。
微机电系统（MEMS）技术非常多样化，但其设备设计和制造工艺依赖于目标应用。因此，与互补金属氧化物半导体（CMOS）技术相比，MEMS技术难以标准化。MEMS工程师的主要任务是结合适当的原理、材料、制造工艺、设备和测试方法。因此，MEMS工程师应当对特定MEMS设备的整个开发过程有丰富的经验。然而，MEMS的研发需要大量的时间和资金投入，因此很难在内部准备和维护完整的MEMS资源。
东北大学微系统集成中心的团队认为，为了克服这些困难，MEMS的研发需要共享设施和知识。他们提出了一种基于共享设施的开放合作平台，能够让工程师和信息聚集并发展。工程师可以使用设备和访问信息，并且像光刻条件、蚀刻参数、沉积速率和制造工艺顺序等积累的经验可以对每个工程师开放。这些知识不仅包括制造工艺结果，还包括材料、工具和应用的信息。我们相信，这种“正反馈系统”可以有效加速多样化的MEMS研发。
根据我们的经验，不同公司之间共享关于制造工艺和材料的知识，对于开发MEMS设备是非常有效的。同时，开发目标和MEMS设备的规格等机密信息不会对其他公司开放。在公司间联合开发的情况下，他们可以在签订保密协议的情况下相互披露机密信息。此外，如果工程师首次接触MEMS，在设施工作人员的有效支持下可以进行设备开发。共享设施还有助于多学科合作，因为来自学术界和工业界的工程师和科学家可以在同一个空间和时间内进行合作。
亲身体验式访问
日本仙台东北大学的西泽润一纪念研究中心于2010年启动了一个开放访问设施，名为“亲身体验式制造设施”。自2012年以来，它得到了日本文部科学省（MEXT）纳米技术平台的支持。该制造设施主要配备了用于4英寸和6英寸MEMS、半导体和其他微纳米设备开发的设备，并使用研究中心的1800平方米的洁净室。为了制造原型MEMS和半导体设备，工程师可以访问该制造设施并自行操作设备。该制造设施不接受像代工厂那样的合同开发，但提供由八名工程师组成的技术操作支持，以及大学在40多年中积累的知识。
该设施与其他用户共享，分担安装和维护费用可以降低设备开发的风险。用户根据使用时间和设备向大学支付费用。设备使用费合理（从每小时500到17000日元不等），因为大部分设备较旧，直到2008年之前一直用于生产功率晶体管的同一洁净室。
2017财政年度的年支出为2.2亿日元。用户费用覆盖了70%的支出，通过纳米技术平台计划获得的公共资金支持18%。剩下的12%由联合研究费用和间接成本收入覆盖。自2010年11月全面运营以来，用户总数已达到每月800人次。超过250家公司和50所大学以及其他机构使用了该制造设施。用户包括设备制造商、材料供应商和工艺设备制造商。该设施可以容纳各种用户：从偶尔使用的用户到几乎持续存在的用户。在MEMS行业中，一些公司没有MEMS设备开发和生产设施，即所谓的无工厂模式，这种模式似乎在降低业务风险方面非常有效。较低的进入门槛也可能为从事MEMS和微纳米技术的初创企业提供机会使用该设施。
在研究中心，仙台MEMS展示厅向公众开放。内容包括大学和其他机构开发的MEMS设备。这里的访问者可以了解全球MEMS开发的历史，尤其是了解MEMS商业化过程中的发展。
商业成功
通过培训计划，用户已经商业化了三种设备。其中之一是由山本电气公司在2017年商业化的精密差动电容压力传感器。这种传感器的压力范围可达到50帕。2010年，他们在亲身体验式制造设施开始了这种传感器的开发。目前，MEMS压力传感器芯片正在仙台的一家初创公司MEMS Core连续制造，传感器模块在山本电气公司制造和测试。这些传感器已经内置于半导体工艺设备中。
另一个例子是广泛可调谐的量子级联激光器，其使用了MEMS光栅，由滨松光子公司于2018年商业化。通过电磁力驱动的微镜上旋转振动光栅，激光的共振波长发生变化。结果，激光的波长在9.3微米的中心波长上变化范围达到2.0微米。这种广泛可调的红外激光器可以用于快速环境气体监测等。
自2013年6月以来，在某些条件下，公司的用户可以进行产品制造。这些条件包括设备应在与大学合作的情况下开发，并且每六个月向大学报告一次。产品制造的目的是将大学的研发成果展示为市场和社会中的产品，并通过生产获得反馈或发现问题。我们期望这种方法能够加速大学的研发计划。
展望
亲身体验式制造设施现在被认为是一个相对成熟的设施，用户数量持续增加。其成功基于开放合作，在这种合作中，所有参与者共享设施、人力资源和知识，以克服MEMS开发的困难。其方法中，通过在职培训培养工程师和设备开发，在MEMS的商业化过程中可以发挥重要作用。
Work Consulted
[1] Totsu, K., Moriyama, M. & Esashi, M. MEMS research is better together. Nat Electron 2, 134–136 (2019). https://doi.org/10.1038/s41928-019-0236-z
