智能MEMS传感器为新兴应用和体验掀创新浪潮

在推动无线通信世界发展,以及开创新兴服务和新用户体验过程中,以加速度计、陀螺仪、压力传感器为代表的MEMS传感器正扮演着重要的角色。从屏幕 旋转、运动检测、数字罗盘和3D游戏,到增强实境(AR)、数码影像防抖技术、定位服务(LBS)、室内及多楼层盲区导航功能,MEMS解决方案在无线世 界掀起了一波又一波的创新浪潮,全方位地改变人们的生活方式。

从高集成走向高智能

智能手机与平板是驱动MEMS产品增长的关键力量,这些产品中很多已经具有加速计、陀螺仪、麦克风等器件。”意法半导体MEMS事业部业务拓展经理 Roberto De Nuccio强调说,提供在一个封装内整合多个传感器的一体化解决方案,是ST最为擅长提供的领域,iNEMO就是这种发展趋势的一个典型实例。

该引擎被ST称作“业界首款完整可定制的多轴MEMS传感器软硬件解决方案”,可实现自主和自动系统,监测特定的条件,并根据监测结果执行 相应的操作,用户无需干预或只需稍加介入。而近年来由Windows 8引发的Sensor hub概念,更是加速了MCU+iNEMO这种“智能传感器”形式在手持终端中普及。ST正是看到了这一契机,宣布与微软合作,以确保在基于 Windows 8的平板电脑和计算机中快速采用其MEMS传感器及相关技术。

Nuccio表示,由于“智能传感器”在一个封装内整合了MEMS器件和处理器功能,无需主处理器介入,独立运行传感器算法,能够大幅降低 系统级功耗。因此,对耗电量极大的手持设备而言非常重要。未来,具备高度微型化、集成化和智能化特性的MEMS传感器,将在单一芯片上实现从信号采集、处 理到输出的全过程,为今后实现更多功能,将更多想象变为现实奠定基础。

MCU+Sensor组合和单纯的MEMS传感器模块今后哪种会成为主流?ST大中华区暨南亚区微电机系统及传感器高级市场部经理吴卫东评价 称,尽管ST已经推出能够检测9个自由度并内置32位处理器的INEMO-M1智能多传感器模块,技术上不存在任何问题。但对此话题不可一概而论,ST将 奉行两者并行的策略。

尽管业界不断热炒9轴、12轴MEMS传感器概念,但仍有部分人士认为今后一两年内,市场上的主流方案仍会以3+3的6轴方案为主。对 此,Nuccio分析称,多传感器集成是大势所趋,目前看到的市场趋势确实以9轴方案为主,包括以加速度、陀螺仪、地磁计为代表的运动传感器,和以湿度、 温度、压力为代表的环境检测传感器。根据他的判断,2013年,加速度计市场仍将保持提升态势,陀螺仪附带率将由2012年的10%升至30%,地磁计附 带率将上升至70%;环境传感器方面,湿度传感器将首次入驻手机参考设计中。

如何获得成功?

要想在消费电子市场取得成功,厂商就必须通过规模经济取胜,并且能够提供广泛的解决方案。ST称,他们是市场上唯一能够为客户的应用设计提供 传感器整体解决方案的厂商,产品包括加速度计、陀螺仪、罗盘、压力传感器、麦克风、接近检测传感器、触控传感器等。 而竞争对手专注较小的产品组合,当他们进行集成功能时,需要完全依赖外部厂商为其提供其它的传感器。目前,ST MEMS传感器的产能已达400万颗/天,且是世界上第一家制造基于8英寸晶圆工艺MEMS器件制造商。

不过,多传感器集成化在现阶段对于MEMS制造工艺依然是不小的挑战。这是因为集成模块的制作工艺更难,生产良率也会显著下降,只有充分掌握 其中每一门技术,才能保证器件的性能稳定性。ST目前已经能够将硅通孔技术(TSV)应用于大批量MEMS生产中,这对在智能传感器和多轴惯性模块中实现 高性能3D芯片集成来说,是具有里程碑性质的事件。

Nuccio表示,ST曾尝试将MEMS的机械部分与ASIC进行整合,但没有成功。因此,从效率、经济性、出货量等多方面考虑,ST未来还 将坚持系统级封装策略(System-in-package),但会在小型化技术上更为创新。比如今后的加速度计和陀螺仪可以共享一个MEMS芯片,六轴 系统可集成到更小的封装中,而不用像现在加速度和陀螺仪分别使用两个MEMS Die,占用较大的面积。

 

来源:esm国际电子商情

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