在人工智能、大數據以及物聯網的進一步發展之下,數據的收集顯得尤為重要,而與收集數據息息相關的傳感器市場將更加廣闊。尤其是物聯網的發展,傳感器產品需求大幅增加,重心也逐漸轉向技術含量較高的MEMS傳感器領域。
MEMS 的全稱是微型電子機械系統,利用傳統的半導體工藝和材料,集微傳感器、微執行器、微機械機構、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。具有小體積、低成本、集成化等特點。
1.MEMS傳感器的應用領域
除了智能手機,MEMS傳感器將會在 AR/VR、可穿戴等消費電子,智能駕駛、智能工廠、智慧物流、 智能家居、環境監測、智慧醫療等物聯網領域廣泛應用。
1、可穿戴設備應用
以小米手環為例,就用到了ADI的MEMS加速度和心率傳感器來實現運動和心率監測。 Apple Watch內部除了MEMS加速度計、陀螺儀、MEMS麥克風,還有使用脈搏傳感器。
2、VR應用
VR設備需要足夠精確測定頭部轉動的速度、角度和距離,采用MEMS加速度計、陀螺儀和磁力計來進行測定是重要的解決方案之一,幾乎成為VR設備的標配。Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都采用了MEMS加速度計和陀螺儀,未來VR設備也可能會使用MEMS眼球追蹤技術。
3、無人機應用
無人機飛行姿態控制技術上,MEMS傳感器又有了施展的空間。結合加速度計和陀螺儀,可以算出角度變化,并確定位置和飛行姿態。MEMS傳感器能在各種惡劣條件正常工作,同時獲得高精度的輸出。MEMS加速度計和陀螺儀在無人機上的應用可謂是大放異彩。
4、車傳感器應用
車聯網是物聯網發展的重大領域,智能汽車是車聯網的核心,正處于高速發展中。在智能汽車時代,主動安全技術成為備受關注的新興領域,需要改進現有的主動安全系統,比如側翻(rollover)與穩定性控制(ESC),這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測車身姿態。
語音將成為人與智能汽車的重要交互方式,MEMS麥克風將迎來發展新機遇。MEMS傳感器在汽車領域還有很多應用,包括安全氣囊(應用于正面防撞氣囊的高g值加速度計和用于側面氣囊的壓力傳感器)、汽車發動機(應用于檢測進氣量的進氣歧管絕對壓力傳感器和流量傳感器)等。
5、自動駕駛應用
自動駕駛技術的興起,進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。雖然GPS接收器可以計算自身位置和速度,但在GPS信號較差的地方(地下車庫、隧道)和信號受到干擾的時候,汽車的導航會受到影響,這對自動駕駛來說是致命的缺陷。利用MEMS陀螺儀和加速度計獲取速度和位置(角速度和角位置),車輛任何細微的動作和傾斜姿態,都被轉化為數字信號,通過總線,傳遞給行車電腦。即便在最快的車速狀態下,MEMS的精度和反應速度也能夠適應。得益于硅體微加工、晶片鍵合等技術的發展,精度已經上升到0.01。
6、工業應用
MEMS讓傳感器小型化、智能化,MEMS傳感器將在智慧工業時代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環境條件的檢測,MEMS加速度計可以用來監測工業設備的振動和旋轉速度。高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業機器人的導航和轉動提供精確的位置信息。
2.代表MEMS傳感器
羅姆面向智能手機、可穿戴設備和活動量計等,開發出了全球最小尺寸的氣壓傳感器(2x2x1mm)。可通過檢測氣壓信息來測量高度和高低差。新產品內置A-D轉換器,因此測量結果是作為數字信號輸出的。該產品可用于室內導航系統、家庭自動化設備、活動量計、傳感器網絡設備等。
新產品能夠檢測出高度改變20cm時的大氣壓差。能夠掌握用戶在樓內的哪一層,以及是否正利用樓梯或電梯在樓層間移動。工作溫度范圍為-40~+85℃,在0℃以下的低溫環境也能保持穩定的精度,這是通過根據溫度補償測量信號的功能實現的。
新產品之所以能實現小型化,是因為構成氣壓測量傳感器的MEMS和讀取傳感器信號的IC分別實現了小型化。MEMS是利用以半導體制造工藝為基礎的制造方法,主要對硅基板進行加工的技術,可廣泛用于多種傳感器和電子元件等。
新產品的型號為“BM1385GLV”,其封裝面積為4mm2,高1.0mm,與羅姆原有產品(2.5x2.5x1mm)相比,安裝面積削減了36%。預定2015年10月開始樣品供貨(不含稅的價格為900日元/顆),2016年4月開始以月產100萬個的體制進行量產。生產基地方面,前工序由羅姆負責,后工序由菲律賓的ROHMElectronicsPhilippines負責。
審核編輯黃昊宇
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