MEMS遇見傳感器，改變生活就此開始

　　摘要：通過分析MEMS和傳感器技術(shù)融合的最新進展，介紹最新的MEMS傳感器技術(shù)的應用及為智能設備帶來的全新應用體驗。

　　廣義上說，傳感器是一種能把物理量或化學量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。傳感器接收信號或刺激并反應，并將待測物理量或化學量轉(zhuǎn)換成另一對應輸出，主要用于自動化控制、安防設備等。市場對傳感器的需求隨著應用的不同其需求重點不同，如工業(yè)過程控制還是集中在溫度、壓力、流量及圖像系統(tǒng)方面。一般消費產(chǎn)品像手機里面的輕觸式感應系統(tǒng)、陀螺儀，圖像等器件。而在汽車工業(yè)里，除了傳統(tǒng)的溫度、壓力、速度、及流量等傳統(tǒng)信號感應系統(tǒng)外，越來越多的圖像和雷達系統(tǒng)被應用到了汽車的安全系統(tǒng)應用中。這些新興的應用都將具有廣闊的市場前景。

　　作為一種精細化機械工藝，MEMS(微機電系統(tǒng))技術(shù)深受運動、加速度、傾斜以及振動等傳感器應用的歡迎。今天的MEMS傳感器是系統(tǒng)級封裝解決方案，與傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)相比，MEMS體積小、重量輕、成本低、能耗低、可靠性高、易于批量生產(chǎn)、智能化高。而借助MEMS技術(shù)帶給傳感器的這些優(yōu)勢，又為傳感器打開了更多全新應用之門。

　　村田制作所MEMS傳感器產(chǎn)品技術(shù)部經(jīng)理Fang Tuurnala介紹，MEMS傳感器的高性能和可靠性、對時間和溫度變化有極小的偏差即穩(wěn)定性好等特性不會局限于目前的應用。在工業(yè)領(lǐng)域，MEMS傳感器的運用主要會在地震預測，橋梁倒塌等事故的預測中。例如鐵塔底下放置傳感器后，即可得知在某個支撐點范圍下鐵塔是安全的，超過這個范圍就會產(chǎn)生安全隱患。在國外的橋梁上已經(jīng)有了使用傳感器的案例。另外一個工業(yè)的應用就是在煤礦。運用在煤礦地下支撐腳的控制，減小塌方的可能性。農(nóng)業(yè)方面，在耕地面積減少的情況下農(nóng)業(yè)機械化和高產(chǎn)量的需求也使得農(nóng)業(yè)開始需要高尖端的技術(shù)。未來的農(nóng)業(yè)也會是個不同的景象，例如在插秧的設備上搭載MEMS傳感器，它可以做到同角度高準確的種植，在同樣的投入下收獲更高的產(chǎn)量。MEMS傳感器在中國有10年多的發(fā)展，但是推廣不夠立體，市場需求并不明顯等原因?qū)嶋H實際應用還不多。因此，在國內(nèi)推廣此產(chǎn)品會需要比較長的周期，展望未來，MEMS傳感器在汽車電子等領(lǐng)域?qū)Ω呒舛藗鞲衅鞯男枨髸粩嘣黾印?/p>

　　消費級應用

　　在消費產(chǎn)品中，現(xiàn)在不論是走路還是打電話，都會用到不同程度的傳感器。除了市場比較成熟的常用傳感器之外，高精度傳感器產(chǎn)品的日后需求將會越來越多。

　　MEMS加速傳感器和陀螺儀讓設備廠商研制出各種高性價比的運動控制型設備，并取得市場成功。這些傳感器能夠給手機、MP3/MP4播放器、PDA、平板電腦或游戲機控制器增加智能人機界面，把用戶的手腕、胳膊和手的運動與應用程序、頁面內(nèi)以及頁面之間的瀏覽、游戲機中的人物動作等設備功能聯(lián)系起來，實現(xiàn)真正意義的人機互動。

　　便攜設備中的數(shù)據(jù)保護是MEMS傳感器的另一種應用。當出現(xiàn)自由墜落或者其它異常運動時，MEMS加速計將立即通知系統(tǒng)終止全部的硬盤驅(qū)動器(HDD)讀寫操作，并將磁頭固定到安全位置。意法半導體的加速計還經(jīng)常集成在洗衣機或烘干機等家電設備中，充當振動檢測器，用于穩(wěn)定失衡的負荷，防止機器出現(xiàn)過量的磨損而發(fā)生故障。

　　MEMS陀螺儀，也稱角運動傳感器，可以輔助加速計，使游戲機和遙控器的人機界面變得更加炫酷。這些陀螺儀還能消除晃動對數(shù)字攝像機或數(shù)碼相機畫質(zhì)的影響，提高圖像或相片的清晰度，并可使汽車導航增加航位推算和地圖匹配功能。由于GPS衛(wèi)星信號無法覆蓋每一個角落，例如，在建筑物內(nèi)或高樓林立的城區(qū)通常沒有衛(wèi)星信號，在這種情況下，航位推算系統(tǒng)通過監(jiān)測運動、行程和海拔，修正數(shù)字羅盤讀數(shù)，繼續(xù)為用戶提供準確的導航信息。

           

　　MEMS磁傳感器測量地球磁場的強度和/或方向，因而能夠確定以北極為參考軸的前進方向，增強便攜消費電子產(chǎn)品的電子羅盤功能，包括方位定向、地圖/顯示屏定向、定位關(guān)聯(lián)服務和航位推測。在一個9自由度(DoF) 多傳感器模塊內(nèi)，磁傳感器可補充加速度計和陀螺儀的功能。

　　壓力傳感器可滿足應用對全量程和高分辨率的要求：應用實例包括手持設備的氣壓計功能和硬盤驅(qū)動器的“飛行高度”控制功能。隨著硬盤驅(qū)動器小型化趨勢和存儲容量不斷提高，磁頭與盤面之間的距離極易受到氣壓變化的負面影響。

　　微加工聲學器件，也稱MEMS話筒，可提高現(xiàn)有的和新興應用設備的音質(zhì)、可靠性和成本效益，目標應用包括手機、筆記本電腦、錄像機、數(shù)碼相機以及助聽器或電子聽診器。將多個MEMS話筒組合成陣列可實現(xiàn)更多功能，如噪聲抑制和方向拾音。這在噪聲很大和無法控制的環(huán)境內(nèi)，對于提高聲音清晰度很有幫助，可以有效提高移動會話和會議的音質(zhì)。

　　對于智能手機和移動設備，主要使用的MEMS器件有加速度計，陀螺儀，磁力計，氣壓計，以及MEMS麥克風，主要應用于運動/墜落檢測、導航數(shù)據(jù)補償、游戲/人機界面、電源管理、GPS增強/盲區(qū)消除、速度/距離計數(shù)、高清音頻采集、其他體育和保健應用等等。這些MEMS技術(shù)都在很大程度上提高了用戶體驗，并帶來了全新的電子消費產(chǎn)品。其中加速度計是該市場中第一大應用產(chǎn)品。而陀螺儀增長迅速，已經(jīng)成為繼加速度計后的第二大應用產(chǎn)品。

除了消費和手機應用，目前其他許多領(lǐng)域也采用了MEMS傳感器與致動器，包括資料處理在內(nèi)，如打印機、投影機、復印機、空調(diào)、汽車和其他高附加價值的工業(yè)、醫(yī)療、有線通訊和航天、國防等。意法半導體大中華暨南亞區(qū)MEMS 和傳感器產(chǎn)品市場經(jīng)理Vincent Xu認為，若依發(fā)展現(xiàn)況來看，到2014年，消費和行動MEMS將成為整個MEMS領(lǐng)域中最大的一個區(qū)塊；這個區(qū)塊包含了許多種大量應用，如筆記型計算機、MP3播放器、遙控器、便攜式導航設備和可穿戴式應用等.