MEMS 및 집적회로 공정을 통하여 센서들이 주로 실리콘 반도체 위에 만들어집니다. 이로 인하여 센서칩이 되어 소형이고(micro-), 하나의 칩, 혹은 하나의 패키지 안에 여러 센서들을 넣을 수 있고(multi-), 여러 센서간에 데이터를 공유하여 더 가치있는 데이터들이 만들어지고(fused-), 이에 더하여 센서칩 안에 혹은 곁에 만들어진 회로들이 신호 처리와 분석을 통하여 스스로 생각하고 판단하는 기능이 더해지며(smart-, intelligent-), 센서간 연결은 물론 데이터 전송까지 가능하게 되죠(connected-). 이와 같이 센서, 혹은 센서들이 작아지고 여러 신호들의 동시 측정이 가능하고, 회로를 통하여 각각의 센서 데이터들이 변환, 처리가 되어 전송까지 이를 수 있는 이유는 반도체 공정과 MEMS 공정을 병용화여 웨이퍼 위에 센서와 회로들을 일괄, 대량 생산할 수 있기 때문입니다(integrated). 따라서 실리콘 웨이퍼에 제작된 MEMS형 센서에는 소형(micro-), 복합화(multi-), 지능형(smart-, intelligent-), 그리고 집적화(integrated-)라는 명칭들이 붙게됩니다.
마이크로 센서, 즉 초소형 센서는 칩의 크기가 1mm, 혹은 그 이하로 위에퍼에 반도체 공정으로 만들어진 센서입니다. 주로 앞서 다룬 MEMS의 특징들, 즉 성능, 소비 전력, 가격에서의 장점들을 그대로 지니고 있는 MEMS 센서들이죠. 특히 소자의 센싱부, 물리적인 센싱 영역이 작고 가벼워짐으로써 감도가 매우 높아지며 소비 전력도 낮아집니다. 칩의 면적이 작으르로 센서의 여유분까지 만들 수 있어서 여유도(redundancy)를 가질 수도 있죠. 물론 시스템도 소형화되므로 이동성도 좋고, 화학이나 혈액 성분 등을 분석할 때 샘플의 사용량이나 크기도 급격히 줄일 수 있습니다.
반도체 기술로 제작되고, 센서의 크기도 작으므로 하나의 칩에 사로 유관한 여러 종류의 센서들을 함께 넣을 수도 있고, 혹은 여러 개의 센서 칩들을 한 패키지에 내장할 수도 있습니다. 즉, 복합화 센서가 가능하죠. 특히 스마트 폰과 같은 모바일 기기나 체내에 삽입하는 센서들은 여러 신호들을 센싱할 수 있으며, 크기가 작은 센서들을 필요로 합니다. 모바일 기기용 움직임 추적 센서 모듈의 경우, 직선 가속도, 각속도, 자기장, 그리고 압력 센서들이 함께 집적화되어 움직임과 방위, 그리고 고도 등을 측정하게 됩니다.
지능형 센서, 굳이 smart-와 intelligent-를 구별할 필요까지는 없습니다. 센서와 함께 회로들이 만들어져서 신호들의 변환이나 처리 등을 행할 수 있고, 이에 더하여서 각 센서들의 데이터 융합(fusion), 그리고 외부 환경과의 연계를 통한 자율 학습 및 보정, 진단 기능까지도 가능해지는 센서를 의미합니다. 예를 들어 신호가 센서에 의해 감지되어 전기 신호로 바뀐 후 신호 처리 회로와 아날로그-디지털 변환 회로를 거쳐 마이크로 컨트롤러를 통한 다양한 신호와 명령들이 통신부를 통해 전송까지 이어지는 모델도 가능합니다. 물론 MEMS 센서부와 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 회로부가 하나의 칩이나 단일 패키지로 구성되는 것이 편리하겠죠.
이를 위해서 센서의 집적화는 필수적입니다. 즉, 센서와 일체화 혹은 이웃화가 되어 센서를 지원하는 회로부가 함께 집적화되어야 한다는 점이죠. 칩의 소형화, 다기능화를 위해서도 필요하지만 센서로부터 회로까지의 거리가 짧을수록 잡음이 끼어들 여지가 줄어들어서 신호 대 잡음비도 향상시킬 수 있습니다. 다만, 센서와 회로를 하나의 칩으로 할지, 혹은 두 개의 칩에 단일 패키지로 할지 여부는 성능과 함께 공정의 난이도와 가격까지를 고려하여야 하므로 개발부터 생산까지의 종합적인 판단을 필요로 합니다. 기하학적으로 3차원 구조와 모양을 가지는 집적화 센서들도 제시되고 있다는 점도 흥미롭습니다.
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