MEMS技術(shù)將迎來第三次應用浪潮

　　在二十世紀90年代早期，汽車安全氣囊系統(tǒng)就開始大量采用MEMS加速度計。在其后的十年中，MEMS技術(shù)的第二次應用浪潮被掀起。期間，MEMS技術(shù)被大量應用，產(chǎn)品種類逐漸增多，相關(guān)技術(shù)被應用到各行各業(yè)。第二代技術(shù)和產(chǎn)品取代了前者，并很快成為主流。據(jù)統(tǒng)計，汽車傳感器市場在2009年規(guī)模就達到了25億美元。2004至2009年間，全球汽車傳感器市場的年復合增長率已經(jīng)達到了9%左右。而今，第三次MEMS應用浪潮正在逼近，越來越多的MEMS加速度計和陀螺儀將被用于更多更新的技術(shù)領(lǐng)域。

　　第三次應用浪潮的臨近

　　在中國市場，政府正在不遺余力得加大對汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度，其中汽車傳感器市場成為發(fā)展最迅猛的市場。2009年中國汽車傳感器市場銷售額接近80億美元，預計從2007年到2010年，中國市場上，汽車傳感器銷售額的年復合增長率將高于35%。這種增長力度和速度著實不容小視。中國的傳感器市場分為兩個方向：高端路線和低價路線，ADI的MEMS產(chǎn)品是一個大家庭，囊括了多種定位類別的產(chǎn)品，并致力于滿足不同客戶的需求。

　　在當前的MEMS領(lǐng)域，面臨的挑戰(zhàn)主要來自系統(tǒng)級設計、測試、分析、嵌入式軟件的開發(fā)、以及電源管理技術(shù)。其中優(yōu)化解決方案所需要的許多其它要素也為技術(shù)工程師提出了許多挑戰(zhàn)。我們認為，也許在未來的10年中，MEMS傳感器設計需要被供應商進一步優(yōu)化，從而能夠使其提供更加強大的功能，并為使用者降低整體成本做出貢獻。而這對于MEMS的運動檢測的發(fā)展和前進步伐也起著至關(guān)重要的作用。

　　對于MEMS傳感器來說，適宜在汽車電控系統(tǒng)中應用是其一大特點。其于近年來被越來越多地應用于汽車的發(fā)動機控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和底盤控制系統(tǒng)。其中加速度傳感器在汽車中的應用包括電子穩(wěn)定控制、氣囊監(jiān)測、GPS導航及安全系統(tǒng)、以及翻轉(zhuǎn)監(jiān)測等。ADI公司20多年來一直是MEMS創(chuàng)新產(chǎn)品的領(lǐng)導者，提供全面的慣性感測解決方案，包括iMEMS加速度計和陀螺儀、iSensor智能傳感器以及慣性測量單元(IMU)，并已通過TS-16949和QS9000認證。ADI擴展了MEMS產(chǎn)品在諸如安全氣囊，電子穩(wěn)定系統(tǒng)等安全領(lǐng)域的應用。迄今為止，ADI公司久經(jīng)驗證的運動信號處理技術(shù)已經(jīng)生產(chǎn)出超過4億片的傳感器產(chǎn)品。

　　MEMS在汽車電子中的應用及發(fā)展

　　多種能量的耦合構(gòu)成了MEMS器件工作原理，微傳感器將非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，而微?zhí)行器將電能轉(zhuǎn)換為機械動作。與此同時，IntegratedDesign也在MEMS的設計過程中大顯身手。但在MEMS系統(tǒng)的設計過程中，往往采用源于IC的技術(shù)方式，而且系統(tǒng)仿真與版圖設計，以及器件分析等過程相互脫節(jié)，這就使得有機集成的設計環(huán)境不能夠形成，從而不能夠滿足MEMS市場快速增長的需要。目前，人們往往使用自上而下(Top-down)的方法設計MEMS。由此可見，這種正向并行的方法集成了MEMS設計中的所有環(huán)節(jié)，避免了自下而上方式所出現(xiàn)的弊端，使設計效率和設計質(zhì)量都得到了保證。

　　當前，手工設計仍然是MEMS的設計工作的主要方式，主要依靠于設計者的知識與專業(yè)水平，而VLSI中的數(shù)字邏輯綜合則引領(lǐng)了自動化設計潮流。

　　一種快速、優(yōu)化的配置可以根據(jù)設計者提出的要求，利用優(yōu)化算法以及綜合工具實現(xiàn)。它可以幫助設計人員自動生成MEMS器件的拓撲圖與器件結(jié)構(gòu)尺寸，從而開始MEMS的自動化設計，節(jié)省人力成本。使非專業(yè)設計者也能參與器件的開發(fā)。這種系統(tǒng)綜合，實現(xiàn)了單個器件的設計綜合，但需要將MEMS系統(tǒng)間的耦合效應考慮進去，并對信號處理與控制電路部分進行調(diào)試，除此之外還必須具備完備的MEMS器件單元庫。

　　MEMS芯片與半導體芯片整合、封裝在一起是集成電路技術(shù)發(fā)展的新趨勢，也是傳統(tǒng)IC廠商的新機遇。ADIMEMS技術(shù)簡化了運動檢測在工業(yè)、醫(yī)療、消費電子、通信和汽車等眾多領(lǐng)域中的應用。用戶之所以選擇ADI公司的iMEMS加速度計和陀螺儀，是因為其能提供業(yè)界最精確的運動測量，而且還具有最小的尺寸、最低的功耗和最高的性價比。

　　在汽車的主動與被動安全保護領(lǐng)域，市場趨勢主要包括以下幾個方面：首先，傳感器趨于整合，例如將ESP與安全氣囊放置在同一ECU之內(nèi);其次，傳感器的界面將趨于標準化，其中包括數(shù)字界面，SPI、DSI以及PSI5。目前，市場上PSI5的采用率要高于DSI;第三，市場上對高性能陀螺儀的需求將逐漸增多，尤其是配有高級駕駛輔助系統(tǒng)如ACC的汽車;第四，中國和印度等國家已經(jīng)在司法層面上做出規(guī)定，要求所有汽車100%裝有安全氣囊;第五、歐洲國家也頒布了有關(guān)行人保護的法規(guī)，車載衛(wèi)星導航將成為主要趨勢，因此正面撞擊傳感器將成為主要的解決方案。