交通：终极的推动
当一个过度疲劳的驾驶员在方向盘上打瞌睡时，汽车将会摇摇晃晃地撞向路边的大树，这时，除非有微型机械的帮助，否则他的脸将在几微秒之内强烈地“亲吻”方向盘。一种被称为气囊加速计的装置可以通过测量一个小质量物体（10微克）的运动来检测汽车是否遭到突然的碰撞。当检测到突然碰撞后，它就会触发气囊，从而保护驾驶员的生命。
这种气囊加速计早在10年前就已经投入使用了。气囊加速计是现有几种成功的微型机械之一。目前，大约有6000万套这种装置被安装在汽车上，可以说是真正的热销产品。而且，也正是由于它们在汽车上的应用，才使得汽车公司大力研发微型机械的技术，并且最终推动了该项技术的发展。据旧金山荣格 · 葛雷斯协会（Ronger Grace Associates in San Francisco）的工业专家荣格 · 葛雷斯估计，现在美国的高档汽车上，大约有25～40种微型机械（也称为MEMS）。其中多重压力（MAP）传感器可以监控和调节汽车引擎中的油气比例，从而降低汽车的油耗以及尾气排放量；而位于轮胎上的一种边缘突起的微型机械则可以检测车胎充气的程度（过足或不足）。还有一种微型机械，甚至可以在窃贼撑起车身意图盗走轮胎时启动警报器。葛雷斯解释说，“微型机械对于汽车每个部分的改进和优化都有着非常巨大的作用。我们现在有一条规律，那就是，车越好，所用的微型机械就越多。比如，BMW740i上就有70多个微型传感器。”
这种微型机械有着相当大的市场：2000年，车用微型机械的销售额就达12.6亿美元，占整个微型机械领域销售额的9%。预计到2004年，车用微型机械的销售额将会增长到23.5亿美元。由于这种微型机械的生产成本很高，而且需求量也很大，所以目前主要是一些大公司在该领域占主导地位。模拟电器公司是一家集成电路的制造商，它的销售额为26亿美元，位居气囊加速计销售领域的龙头位置，每个月的产量约为200万件。另外德国电子业巨人博斯公司（Robert Bosch GmbH），则以传感器系列产品的完整性而引为以荣，该系列产品有超过35种传感器组成。该领域的另外两大巨头是摩托罗拉公司以及它的电子产品供应商、德尔菲汽车系统公司。按照一些专家的观点，现在微型机械市场已经是诸侯争霸的局面了，大多数公司都有1～2个拳头产品，但是没有一家公司能够形成垄断。这个领域里还没有像英特尔这样占统治地位的公司。
随着汽车性能越来越好，越来越安全，微型机械的利润也就越来越大。葛雷斯指出：“现在，人们几乎在评估汽车上的所有系统，以期能够找到微型机械的用武之地。由于汽车公司已经看到了微型机械所带来的价格上和质量上的巨额利润，以及这个领域中所存在的激烈竞争，这将会使MEMS技术有更多的机会去取代现有的体系。”
偏航传感器就是其中之一。简言之，偏航传感器就是用来测量汽车的角向转动和翘起程度的仪表，所以当汽车速度太快而发飘，快要脱离路面的时候，它就会通知你。如果把偏航传感器与汽车上的网络系统连接起来，那么它就会与制动装置一起自动地把车速降低到安全的速度。尽管现在还没有能够把它集成到汽车复杂的电气系统中，但是正如葛雷斯所认为的那样，“迟早有一天人们可以做得到。”
微型机械市场的另一大特点是政府的广泛介入。美国国家公路交通安全管理局为安全气囊设定了非常高的性能标准，美国环境保护局则制订了排放控制标准，而这导致了MAP传感器的大发展。最近，随着燧石争论（Firestone Controversy）的复苏，美国国会通过了一项法案，要求每一辆汽车上都要有车胎压力传感器。尽管有政府的大力推动，但是葛雷斯仍然认为汽车微型机械工业并不是高速增长的发展。用他的原话来说“这就是我所谓的`老MEMS'工业，它早已完全成熟了。所以新的发展必然是累积性的，而非革命性的。”
汽车并不是唯一依赖于微型机械的“钢铁制品”；哈尼维尔公司已经从事这一行业有40年了。该公司发明了一些具有突破性的微型机械，比如用于测量飞机海拔高度的雷达高度计和可以放下飞机起落架的微型液压系统。尽管如此，还是有许多人认为这些大型飞机制造公司没有像人们所设想的那样热衷于微型机械，因为这些公司担心这会影响到它们那些高附加值并且更为昂贵的系统的销售。
总而言之，传统的汽车工业仍然能够起到主导作用，大部分要归功于美国社会的两种不同倾向：每一个母亲都希望汽车越安全越好，而青少年们则一味追求驾车时的所谓“酷”。
军事：强大的MEMS
美国圣地亚国家实验室的大卫 · 威廉姆斯博士是在芝加哥郊外长大的，也是在20世纪60年代核大战阴影的笼罩下度过童年的。他回忆说：“我清清楚楚的记得，我15岁的时候，跟父母大吵了一架，因为他们竟然不负责任的去度假，而不是修建防空掩体。我是个地地道道的冷战中的孩子。”
正是这种长期的保家卫国思想的熏陶，促使威廉姆斯后来到了新墨西哥州的圣地亚国家实验室工作。该实验室负责美国的核武器研究，威廉姆斯在那里掌管圣地亚微系统中心的工作。他说：“我的的确确相信，MEMS是保卫国家安全的一种新途径。”
当然，并不只是威廉姆斯一个人如此。埃里克 · 珀森是美国应用物理实验室的主任，该实验室是硅谷的一个研究小组，曾经与军事部门有过长达30年的亲密合作。他认为：“政府几乎插手了MEMS研究的所有领域，从汽车研究到光学研究，无一例外。他们对于这个领域非常关注。”
政府现在每年都要在MEMS研究上花费大约2000亿美元，这些投入主要是通过两个部门：圣地亚国家实验室和国防高等研究项目局（DARPA）——主要负责资助那些尖端的军事技术，而圣地亚则是一个研究实验室，是MEMS的直接制造者。威廉姆斯现在领导的研究小组由500多位科学家和工程师组成，每年的经费预算1.2亿美元，而且经费每年还以15%～20%的速度增长。
正如威廉姆斯所说的，他是在“任何有益于MEMS的都有利于国防”这一指导方针下工作的。他甚至鼓励他手下的科学家下海经商，成立MEMS公司。其中，鲍 · 马克沃特就开了一家名为MEMX的公司，4位公司的创始人仍然还是圣地亚实验室的雇员，而且实验室还承担该公司的部分风险。
即便有了上述的种种活动，但是到目前为止，军用的MEMS还没有大量生产，现有的仅仅是几个原型。遥感是一个非常热门的领域，一个微型的MEMS传感器可以被安置在士兵军服的钮扣里；而这个传感器可以探测出6种被五角大楼认为是非常危险的化学物质。另外一项重要的国防应用是“制导弹药”。把廉价的一次性MEMS安装在手榴弹或迫击炮弹上，可以使它们按照预定的轨道运行。
一些大的军火商，如瑞圣公司、波音公司和洛克希德 · 马丁公司，现在都在投资研究MEMS技术。威廉姆斯希望MEMS工业有一个真正的大发展，这样就可以钓到一条“大鱼”了。当然，他也承认，现在没有人能预言将来的激烈竞争最终将会是什么样子，因为军用MEMS的市场现在还刚刚处于婴儿时期。
医疗：神奇之旅
“瞎子不瞎了，瘸子不瘸了，聋子不聋了”——路加7章22节
上面这些话是耶稣在2000多年前说的，意指神奇的医疗。现在，通过把功能强大的微电子装置移植到人体内，则有可能来实现这些圣经中所描写的神奇医疗。肯萨尔K · 怀斯是密西根大学的电气工程和计算机教授，他指出：“耳聋并非不治之症，在20年后，耳聋这种疾病就会消失。”在美国国立卫生研究所（NIH）的资助下，怀斯正在研究一种基于MEMS技术的第二代植入式耳蜗。他认为该产品可以在5年内进入商业化阶段。
此外，还有一些研究人员正在试图用MEMS技术来激活人体瘫痪了的四肢，改进对帕金森氏症和癫痫症的治疗，诊断细菌或病毒制剂，判断药物的安全性和功效，加速新药物的发现以及准确地把药物和疫苗投放到所需要的地方，以及使盲人可以区分图像从而可以自己走路。
所有这些都属于被专家们称之为“生物MEMS”的一部分。“生物MEMS”技术集强大的芯片技术和人类对于生物技术的日益了解于一身，可以制造出大量具有潜在医疗用途的新型器件来。
在2000年，根据荣格 · 葛雷斯协会的估计，全球医疗市场上微型机械的销售额为24亿美元。该协会主席葛雷斯预计，在今后几年里，随着“生物MEMS”进入的商业市场，这个销售额还会加速的增长。到2004年，医用MEMS的年销售额将会达到74亿美元，从而成为继IT之后MEMS业中的第二大产业。
现有的应用：
止血点
按照斯蒂夫 · 亨德利（摩托罗拉半导体传感器制造部市场总监）的观点，在今天，占有最大医疗市场份额的微型机械就是一次性血压传感器。这些传感器与静脉血管相连接，从而可以监控手术过程中和伤口缝合时的血压变化。
增加销售额的关键在于降低这些传感器的成本，从而可以一次性使用——对于大约10美元的医疗花费，这些传感器就约占其中的10%。医院一般比较喜欢使用一次性的产品，因为这样可以不需要耗时费力的进行消毒处理。亨德利估计，全球市场每年需要1800万到2000万套这种一次性产品。
压力传感器在医疗上还有许多其他的应用。从睡眠窒息口罩到医院用床（可以通过调节气流来防止褥疮），无一不是这些传感器的用武之地。亨德利说，“这些传感器现在还没有大批量的应用，但是将来会广泛应用于家庭，并且也会打入其他国家的市场。到时，病人就可以用这些仪器来监控自己的身体状况，如糖尿病患者可以检测自己的血糖水平。”
可植入器件：
让你拥有一个更好的大脑
在美国国立卫生研究所，比尔 · 赫特德科博士正在进行一项关于神经系统的研究，他直接把MEMS电极植入大脑。他解释道：“问题的关键在于研发出一种技术，可以把人造的电子器件和有生命的神经世界联系起来。”为了达到这个目的，该项目每年投入的经费达1000万美元。而且这个项目对于怀斯的可植入耳蜗的研究也是很有益处的。其他一些正在进行中的项目则是针对眼盲、瘫痪及一些其他疾病的。
对大脑深处的刺激可以减少帕金森氏症所伴随的颤抖。Medtronic公司早已在销售一种用于帕金森氏症的非MEMS可植入器件了，而使用MEMS技术后，则可以进一步减小它的体积，增强其功能。为了能够更好的了解各个大脑区域的功能，下一步要做的就是把MEMS电极植入动物大脑内进行进一步实验。
第一批进入市场的MEMS可植入神经器件很可能是那些可以治疗耳聋的器件。在密歇根大学，怀斯所设计的器件是利用MEMS电极来与那些处理听觉信号的神经元相连接的。这种器件可以放入耳聋者的内耳，在那里把声音信号传递到大脑。现在已经有大约3万人接受了非MEMS器件的移植，但是，怀斯估计，MEMS器件可以增强听觉的灵敏度，使接受移植者可以在人多拥挤的房间里辨别出说话的声音来，或者可以听到更为真切自然的音乐。
同样，通过可植入的微型机械来刺激神经和肌肉，也可以使瘫痪的人重新站起来。在初始阶段，这些器件可以通过体外无线遥控进行控制。当然，按照伊萨克 · 兹伯曼（从事生物MEMS研究的非盈利性基金组织——阿尔福雷德曼基金会商务发展主管）的说法，最高境界是直接把电极植入大脑，使之与这些器件相互作用。
诊断学：
快速确诊
与半导体处理电子的方式相类似，微型机械可以对含有DNA、蛋白质或细胞的体液进行取样和分析。例如，制药公司可以利用这些微型机械来确定DNA片段是如何与化学药物相互作用的。将来，医生们可以用一小块试验纸来检测血液是否受到细菌感染。
包括Cepheid公司和Caliper技术公司在内的许多家公司都在研究一种称为“芯片实验室”的技术。Cepheid公司于1999年底首次使这种技术商业化，并且与阿格林特公司合作，把它销售给了许多其他的制药公司。
而由MEMS的资深研究人员库尔特 · 皮特森创办的Cepheid公司则把目标定为“提供能够随时进行DNA测定的系统。”Cepheid公司正在研发的产品是这样工作的：现在，要鉴定出细菌感染，需要对血样进行好几天的分析，但如果到那时才用抗生素的话，就太晚了。皮特森说：“用我们的MEMS器件，你可以在半小时内完成检验，而且它不仅能确定有害的细菌，还能够确定这种细菌对哪种抗生素具有抗药性。”
以上所说的这些，当然在它们实现之前还有很多工作要做。任何植入人体或与人体相互作用的技术，都要面对美国食品与药品管理局的安全有效性测试。而且，它还要经受住人体体内环境的考验。正如Medtronic公司的斯特朗所说：“尽管我们早已经在市场上销售一种可以置于体内10年的器件了，但是阻碍人们接受它的阻力依然非常大。”
（未完待续）
[Forbes，2001年4月2日]