? 　自1959年微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的構(gòu)想被提出，歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，今天，MEMS產(chǎn)品正成為推動半導(dǎo)體市場發(fā)展的巨大驅(qū)動力。根據(jù)Yole Development預(yù)測，在未來五年內(nèi)，MEMS將以每年20%增長（遠(yuǎn)超其他半導(dǎo)體產(chǎn)品），而此在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中扮演了重要角色。從汽車安全、工業(yè)控制到消費性娛樂產(chǎn)品以及通訊產(chǎn)品，MEMS器件的應(yīng)用范圍早已無所不在，而未來在生物醫(yī)學(xué)、宇航及國防感測控制應(yīng)用等需求上，MEMS有望作出更多的貢獻(xiàn)。

　　亞德諾半導(dǎo)體（ADI）微機(jī)械產(chǎn)品線高級應(yīng)用工程師趙延輝認(rèn)為，MEMS技術(shù)在未來主要有以下幾個發(fā)展趨勢：

　　第一，微型化的同時降低功耗。將會出現(xiàn)微米甚至納米級別的微型器件，同時降低功耗;

　　第二，微型化的同時提高精度，將MEMS加速度計做到石英加速度計的噪聲特性，保證MEMS陀螺儀小體積的同時獲得光纖陀螺儀的零偏穩(wěn)定性;

　　第三，集成化及智能化趨勢，即MEMS與IC的集成制造技術(shù)及多參量MEMS傳感器的集成制造技術(shù)得到發(fā)展，以及在集成化基礎(chǔ)上使得信號檢測具有一定的智能。

　　這些趨勢要求半導(dǎo)體廠商提供更高精度、穩(wěn)定性更好、更智能的高集成度MEMS傳感器模塊。

　　2013年MEMS傳感器市場的需求依然十分旺盛，這既有傳統(tǒng)汽車和消費類市場的需求，也有新興的工業(yè)、醫(yī)療、通信、測井、軍工類的需求。室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用會是促進(jìn)新型MEMS氣壓計在2013起量的一個驅(qū)動因素;而隨著人們對錄音、視頻通話等的質(zhì)量要求越來越高，高信噪比的MEMS麥克風(fēng)會用在越來越多的手機(jī)或平板電腦中。隨著高溫MEMS器件通過越來越多的客戶驗證，在測井等極端工作領(lǐng)域，也會看到越來越多的MEMS產(chǎn)品。而物聯(lián)網(wǎng)和家庭醫(yī)療會是繼汽車和消費類應(yīng)用領(lǐng)域后，又一個殺手級的應(yīng)用，其潛在的市場和增長趨勢會像今天的智能手機(jī)一樣。但由于目前該市場還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和客戶的認(rèn)知度，預(yù)計還需要2年左右的時間才會起量。

　　消費電子要求融合多功能的高集成度MEMS

　　智能手機(jī)、平板電腦、便攜醫(yī)療設(shè)備、GPS儀器等多功能個人電子設(shè)備等強勁的市場需求加速了MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展。飛思卡爾半導(dǎo)體（Freescale）傳感器產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理孫淙表示，在消費類領(lǐng)域，由智能手機(jī)和平板電腦市場的帶動，MEMS運動傳感器將繼續(xù)保持快速發(fā)展?！艾F(xiàn)在獨立的慣性傳感器應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，隨著3D IC 和TSV技術(shù)的發(fā)展和成熟，我們會看到越來越多的多軸組合慣性傳感器IMU（加速度+磁、加速度+陀螺、加速度+陀螺+磁）的出現(xiàn)，以適應(yīng)更小體積、更低成本的要求。同時隨著智能電視和類似電視盒等集成網(wǎng)絡(luò)、影音和游戲的終端產(chǎn)品的應(yīng)用普及和發(fā)展，集成IMU的手持遙控器也將越來越多?！?/p>

　　由于成本優(yōu)勢和無可替代性，MEMS慣性傳感器特別是加速度傳感器目前還是消費電子中最主要的MEMS器件。MEMS慣性傳感器主要用來實現(xiàn)運動捕捉、人機(jī)互動。例如在智能手機(jī)和平板電腦中屏幕顯示橫豎模式的自動切換，需要利用重力加速度傳感器精確地檢測角度的變化，同時還要滿足苛刻的體積和功耗要求。

　　在消費電子市場中，除了已有的MEMS慣性傳感器、壓力傳感器、紅外傳感器和麥克風(fēng)陣列，一些環(huán)境傳感器和生物傳感器也正逐漸被應(yīng)用于該市場?！癕EMS傳感器的融合（也就是集成）將會繼續(xù)推動創(chuàng)新。將傳感器集成到一個單獨封裝中，有利于在消費產(chǎn)品中幫助簡化傳感器集成?！?a href="http://m.makelele.cn/tags/idt/" target="_blank">IDT公司MEMS部門總經(jīng)理Harmeet Bhugra表示。

　　EVG公司MEMS業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Eric F. Pabo認(rèn)為，在設(shè)計中加入MEMS器件時，設(shè)計工程師所面臨的最大挑戰(zhàn)是如何將MEMS器件的輸出最大程度上轉(zhuǎn)化為對實現(xiàn)器件功能或器件擁有者有益的信息。這個A/D（模擬到數(shù)字）的轉(zhuǎn)化和軟件其實十分困難。使不同MEMS器件在一起工作以進(jìn)行互相校準(zhǔn)和糾正難度很大，但同時又具有突出優(yōu)勢——有時被稱為傳感器融合。有幾家MEMS廠家已經(jīng)通過將一個3軸加速計、一個3軸陀螺儀、一個3軸磁力計和ASIC封裝在一起解決了這個問題。ASIC進(jìn)行所有的信號處理并通過一個標(biāo)準(zhǔn)接口如USB輸出所處理的信息。意法半導(dǎo)體（ST）、博世傳感技術(shù)有限公司（Bosch Sensortec）和Invensense公司都提供該類型產(chǎn)品。

　　TDK集團(tuán)旗下的愛普科斯（EPCOS）大中華區(qū)MEMS產(chǎn)品市場部資深經(jīng)理王緯瑛則指出，目前業(yè)界的MEMS所需使用的生產(chǎn)制程工藝眾多，為有效降低成本以及提高供應(yīng)彈性卻又不犧牲規(guī)格性能，這是目前消費類電子產(chǎn)品中加入MEMS器件所需突破的重要門檻。未來的應(yīng)用上會趨向?qū)⒏鱾€單項功能結(jié)合為單顆智能（多項檢測功能）產(chǎn)品。

　　EPCOS目前推出的主要產(chǎn)品業(yè)已結(jié)合檢測大氣壓力、溫度以及高度三種功能的傳感器。器件本身除了在尺寸高度上具有優(yōu)勢，且能夠在保證規(guī)格性能的同時提供高成本效益的產(chǎn)品。舉例來說，在定位系統(tǒng)產(chǎn)品的應(yīng)用上，EPCOS的壓力傳感器能夠提升精準(zhǔn)度高達(dá)25cm以內(nèi)。這有助于提高手持產(chǎn)品以及游戲機(jī)等消費性產(chǎn)品在移動中對靈敏度的判斷。在溫度及壓力的變化上也能夠以秒為單位來呈現(xiàn)差異。EPCOS公司的T5400是市場上最小型的數(shù)字壓力傳感器，專為滿足移動設(shè)備及其周邊需求而開發(fā)（圖1）。T5400使得如心率監(jiān)控、運動鞋或自行車計算機(jī)等健身與戶外領(lǐng)域的應(yīng)用程序設(shè)計更加豐富，另外還可結(jié)合高度計來追蹤高度變化。此外還有助于在無可用GPS信號的情況下改進(jìn)室內(nèi)導(dǎo)航。

　　

　　飛思卡爾已經(jīng)量產(chǎn)的FXOS8700CQ是一顆內(nèi)部集成了一個12位三軸加速度傳感器和一個三軸磁力計的6軸IMU器件，而PCB占位僅為3mm×3mm。FXOS8700具有0.1度的方向分辨率，可提供誤差低于5度的航向精確度，為高性能運動檢測和eCompass提供了理想的解決方案。FXOS8700具有低功耗特性和豐富的嵌入式功能，特別擁有磁場矢量幅度變化超限，磁場分量變化超限自動中斷輸出，內(nèi)置嵌入式硬磁自校準(zhǔn)功能，支持低功耗硬磁偏移補償?？蓮V泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦及個人導(dǎo)航等設(shè)備，提供運動檢測、電子羅盤、游戲、增強實境及位置服務(wù)等應(yīng)用。

　　ADXL362是ADI公司推出的業(yè)界功耗最低的MEMS加速度計（圖2）。這款3軸數(shù)字MEMS加速度計在運動檢測喚醒模式下功耗僅為300nA，與最接近的競爭傳感器相比，相同模式下的功耗低60%。在全速測量模式下，數(shù)據(jù)速率為100Hz時，功耗為2μA，比相同頻率下工作的競爭MEMS加速度計低80%。除了固有的低功耗工作特性，ADXL362 MEMS加速度計還有其他能夠提高系統(tǒng)級功效的重要特性。ADXL362還內(nèi)置增強型樣本活動檢測功能，可準(zhǔn)確區(qū)分不同種類的運動。該特性可避免誤檢，防止傳感器不必要地開啟系統(tǒng)且縮短電池壽命。ADXL362可用作智能型、連續(xù)工作、運動激活開關(guān)的一部分。當(dāng)配備喚醒狀態(tài)輸出引腳時，運動傳感器可繞過處理器即時觸發(fā)啟動系統(tǒng)功能的開關(guān)，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)功耗。極低的功耗使ADXL362適合從醫(yī)療保健到基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控的各種極度注重電池壽命的應(yīng)用。

　　

　　MEMS為汽車、工業(yè)等領(lǐng)域帶來創(chuàng)新

　　MEMS壓力傳感器主要用于檢測流體或固體的壓力，并能進(jìn)行信號遠(yuǎn)傳。它是工業(yè)應(yīng)用中最為常用的一種傳感器，常常作為一種自動化控制的前端組件，因此其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制環(huán)境，包括石油化工、造紙、水處理、電力、船舶、機(jī)床和公用設(shè)備等行業(yè)。MEMS壓力傳感器的封裝工藝，通常還可以將壓阻式敏感芯體做得體積小巧、靈敏度高，而且穩(wěn)定性好，并將壓敏電阻以惠司通電橋形式與應(yīng)變材料結(jié)合在一起，這樣就能確保壓阻式壓力傳感器過載能力強和抗沖擊壓力強。這相當(dāng)適合測量高量程范圍的壓力變化，尤其在1Mpa以上時，線性很好，精度也很高，并適合測量與應(yīng)變材料兼容的各類介質(zhì)。

　　EVG公司的Eric F. Pabo指出，除了消費電子領(lǐng)域，MEMS傳感器在汽車市場的應(yīng)用也將持續(xù)增長，因為更多的汽車市場使用系統(tǒng)諸如TMPS（胎壓監(jiān)測系統(tǒng)）和ESC（電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)）。一些過去的專用MEMS器件如微測輻射熱計會出現(xiàn)在高端汽車應(yīng)用領(lǐng)域然后隨著器件成本的下降逐步走向中低端市場。MEMS會持續(xù)應(yīng)用于更多的工業(yè)領(lǐng)域以及出現(xiàn)在耐用消費品領(lǐng)域。不過，這兩個最新的應(yīng)用市場規(guī)模都不會大于消費類MEMS器件。