MEMS传感器加速创新步伐,拓宽应用领域

2011-12-15 16:10:31来源: 互联网 关键字:加速

Wii的成功让任天堂一度成为日本最大市值企业,iPhone和iPad的成功则将苹果推上全球市值最大企业的神坛,而促成这三个划时代产品其中关键用户体验的有个共同的硬件就是传感器

“传感器”就是电子信息时代的五官,借助传感器获得更多真实世界的信息并辅以信息处理系统,就为衍生出各种各样创新应用提供了便利条件,传感器是21世纪电子产品颠覆传统最好的伙伴。在此背景下,许多新兴市场需求涌现,客观上再次促进传感器技术的创新。

传感器技术在未来的发展主要表现在以下几个方面:第一,对于新型敏感材料的研发,用以提高精确度和响应速度。而通过新型敏感材料的研发,研制出新型传感器,主要是光电子、微电子、生物化学等新技术。第二,微型化的同时降低功耗。将会出现微米甚至纳米级别的微型器件,同时降低功耗。第三,集成化及智慧化趋势,即传感器与IC的集成制造技术及多参量传感器的集成制造技术得到发展,以及在集成化基础上使得信号检测具有一定的智慧。

近年来,随着消费电子的兴起,传感器在各种消费电子产品中的应用集中爆发,特别是在娱乐和移动互联中的应用日渐广泛,而MEMS技术的加入则赋予传感器更大施展舞台。 与传统的传感器技术相比,MEMS体积小、重量轻、成本低、能耗低、可靠性高、易于批量生产、智能化高。作为正处于高速发展前夕的技术,MEMS的广泛应用将在多领域给人类发展带来深远影响,如信息、航空航天、医学、生物学等方面。可以说随着MEMS传感器的普及,以更小尺寸,更高性能和智能的MEMS传感器为基础,又会催生那些改变世界的电子产品创意应用,我们只需期待新一场终端消费电子产品的应用革命。

目前,MEMS传感器主要应用在汽车和消费电子两大领域。汽车工业是传感器的一个重要应用领域。每辆汽车会有40到上百个传感器,而汽车智能化的发展趋势也将促进汽车市场对传感器的需求。其应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统(ABS)、电子车身稳定程序(ESP)、电控悬挂(ECS)、电动手刹(EPB)、斜坡起动辅助(HAS)、胎压监控(EPMS)、引擎防抖、车辆倾角计量和车内心跳检测等等。其中电子车身稳定程序ESP得到众MEMS厂商的高度关注。由于其主动防滑功能要求更多的传感器和先进的处理系统,因此将带动汽车电子MEMS传统应用市场的需求。

MEMS传感器在消费电子领域中主要应用于运动/坠落检测、导航数据补偿、游戏/人机界面、电源管理、GPS增强/盲区消除、速度/距离计数、其他体育和保健应用等等。这些MEMS技术都在很大程度上提高了用户体验,并带来了全新的电子消费产品。其中加速度计是该市场中第一大应用产品。而近期陀螺仪增长迅速,已经成为继加速度计后的第二大应用产品。

随着人口老龄化和中国医疗保健系统的健全,各种远距离监护和高精度治疗设备将越来越多地被引入。医疗保健市场逐渐成为MEMS传感器应用的又一大市场。 MEMS具有微型的特点,可以代替器官植入、微量检测,主要的发展方向是血管内手术和颅内手术以及细胞手术。

除去这三个领域,在军事中,MEMS也有很大的应用。

随着科技的进步及人们生活水平不断提高,人们对手机的要求早已超越简单的通讯功能,要求手机更具有智能化、人性化及娱乐性。据分析师预测,随着智能手机实时的互联网访问和传感器技术的不断发展,智能手机将很快成为地球上最大的无线传感器网络。因此,我们相信,图像传感器、指纹传感器、光传感器、加速传感器等典型的传感器,将会有更广阔的市场。同时,随着人们的需求不断地提升,其将驱动传感器技术不断地创新。我们也相信在未来会有更多的新型传感器应用及技术涌现。

虽然传感器产品面临巨大的市场机会,然而也面临不小的挑战,主要包括:新兴MEMS应用给厂商带来的技术挑战,如情境感知(context awareness)、定位和远程监视等新兴MEMS应用。

在便携市场,客户需求才是真正的市场需求。由于顾客渴望将越来越多语音技术应用在便携设备上(如视频会议和语音识别),这就需要更高性能的MEMS麦克风。特别是信噪比高、频率响应平坦、动态范围广、而又牢固的MEMS麦克风,才能录制各种类型的高质量音乐。加速度计在LBS服务中起着至关重要的作用。高性能加速度计,需要为磁强计校准(magnetometer calibration)提供精确的倾斜信息。

未来,在物联网日益的发展、传感器技术的进步及市场新需求的促进下,环境保护及医疗领域的传感器应用将呈现增长。随着环境监测、预警、应急处置等市场需求不断增多,环保传感器将成为传感器的新兴市场。随着中国医疗电子特别是便携医疗电子产业的快速发展,中国医疗器械市场正以每年15%的速度增长,中国MEMS传感器市场规模有望进一步扩大。此外,不断涌现的新产品以及新应用也成为这一市场持续发展的重要保障。

众多新兴机遇的涌现要求半导体厂商提供更高精度、稳定性更好的高集成度传感器模块。ADI微机电事业部市场经理吴彦彬强调,ADI继续将重点放在开发传感器的核心技术,以提供最好的工业级加速度计和陀螺仪。同时,ADI还将继续提供更多高集成度的传感器,以适应不同市场的需求,并使客户缩短研发周期及学习曲线。例如,ADI最新的陀螺仪产品仅仅在一个单轴陀螺仪芯片内就集成了4个核心传感器,提供了无可比拟的传感器性能,如稳定性、振动抑制、更低的零g偏移等。随着市场对更高性能陀螺仪需求的增加,采用MEMS制造工艺在一小时内完成多少变化是传感器技术在设计与开发过程中遇到的主要挑战。通常情况下,这些传感器已经过广泛的恶劣环境测试,而这又为现有的MEMS传感器封装技术带来进一步的挑战。
 

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