iPhone4 MEMS傳感器技術(shù)分析

　　近陣子由于iPhone 4走紅，許多媒體紛紛宣揚(yáng)iPhone將引爆傳感器題材商機(jī)，在報(bào)導(dǎo)描述中也用上了熱門的技術(shù)名詞：微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，期望使題材能更熱。

　　文章用上MEMS傳感器的稱呼，使許多人以為iPhone 4內(nèi)所用的傳感器全是用MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，特別是許多蘋果粉絲，閱讀這類文章后也跟著在自己的部落格上宣揚(yáng)這類題材，反而使歪述更為擴(kuò)張。因此筆者期望藉此文說明一些傳感器技術(shù)，期望能讓已擴(kuò)散的歪述有點(diǎn)約束。

　　微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)概述

　　在正式說明前，先讓我們了解何謂MEMS?關(guān)于此還必須先說明何謂IC?IC(Integrated Circuit)***譯為集成電路，就是把電子組件(如電阻、電容、二極管、晶體管等)以及由組件構(gòu)成的電路，不斷縮小其長(zhǎng)寬尺寸與整體體積，功效仍舊相同，生產(chǎn)成本卻可以大幅降低。

　　更簡(jiǎn)單說，就是把電子電路微型化，不斷微縮，但成本更低，且能讓電路更復(fù)雜精密，此亦是近年來(lái)俗稱的芯片。

　　好，IC、芯片就是電子組件、電路的微型化，但我們能否把機(jī)械組件、機(jī)械結(jié)構(gòu)也微型化，功效依然相同成本卻大幅降低。是的，此即稱為微機(jī)械，與IC微電子概念相同。

　　進(jìn)一步的，若把微電子與微機(jī)械結(jié)合在一起，就成了微機(jī)電，微電子與微機(jī)械結(jié)合的系統(tǒng)，就稱為微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。

　　iPhone 4的傳感器技術(shù)

　　進(jìn)入正題，iPhone 4到底用上了哪些傳感器呢?

　　1) 影像傳感器

　　簡(jiǎn)單說就是相機(jī)鏡頭，由于只牽涉到微光學(xué)與微電子，沒有機(jī)械成份在里頭，即便加入馬達(dá)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)的鏡頭，這類的機(jī)械零件也過大，不到「微」的地步，所以此屬于光電半導(dǎo)體，屬于光學(xué)、光電傳感器。

　　2) 亮度傳感器

　　外界并不清楚iPhone 4用何種方式感應(yīng)環(huán)境光亮度，而最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式是用一個(gè)光敏電阻，或者，iPhone 4直接用影像傳感器充當(dāng)亮度偵測(cè)，也是可行。無(wú)論如此，此亦不帶機(jī)械成份，屬于光電類傳感器，甚至可能不是微型的，只是一般光學(xué)、光電傳感器。

　　3) 磁阻傳感器

　　簡(jiǎn)單講就是感測(cè)地磁，這樣講還是太學(xué)名，感應(yīng)地磁就是指南針原理，將這種地磁感應(yīng)電子化、數(shù)字化，就稱為數(shù)字指南針(Digital Compass)。老實(shí)說，數(shù)字指南針技術(shù)比較偏玩具性，因?yàn)橛脕?lái)感測(cè)地磁的磁阻傳感器，很容易受環(huán)境影響(如高壓電塔旁、馬達(dá)旁)，必須時(shí)時(shí)校正才有用。

　　磁阻傳感器目前沒有被視為熱門的MEMS組件，有些MEMS組件會(huì)追加整合磁阻感測(cè)能力(如ADI的產(chǎn)品，且目標(biāo)應(yīng)用是魚雷用途)，但一般而言磁阻傳感器尚無(wú)迫切微型化的跡象。

　　4) 近接傳感器

　　近接傳感器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)非常多種，可以是紅外線(例如便利商店的自動(dòng)門、男生公共廁所的自動(dòng)沖水器)、可以是超音波、雷射等，太多太多。同樣的，Apple沒講，我們只能亂猜或盡可能網(wǎng)搜，不過，近接傳感器也沒有迫切微型化的需要，不在熱門MEMS組件之列。

　　5) 聲波傳感器

　　學(xué)名聲波傳感器，俗名麥克風(fēng)。是的，iPhone 4 為了強(qiáng)化聲音質(zhì)量，使用2組麥克風(fēng)與相關(guān)運(yùn)算來(lái)達(dá)到降噪(降低噪音)的效果，這種技術(shù)稱為數(shù)組麥克風(fēng)(Array MIC)，事實(shí)上早在Apple實(shí)行之前，2004年Wintel就已經(jīng)在PC上提出過，差別是Apple用于手機(jī)，Wintel用于PC。

　　麥克風(fēng)需要微型化嗎?是的，需要，相當(dāng)需要，且使用一個(gè)以上的麥克風(fēng)，麥克風(fēng)的體積縮小需求就更迫切，麥克風(fēng)也牽涉到機(jī)械(聲波會(huì)使微型機(jī)械振動(dòng))，并將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，因此微型化的麥克風(fēng)，是個(gè)不折不扣的MEMS傳感器。

　　6) 加速度傳感器

　　俗稱加速規(guī)、G-Sensor，可以感應(yīng)物體的加速度性。事實(shí)上加速度傳感器的實(shí)現(xiàn)方式也是許多種，MEMS只是手法之一，用MEMS實(shí)現(xiàn)加速度傳感器確實(shí)是目前的趨勢(shì)。

　　加速度傳感器一般有「X、Y兩軸」與「X、Y、Z三軸」兩種，兩軸多用于車、船等平面移動(dòng)為多，三軸多用于飛彈、飛機(jī)等飛行物。而不用多說，Wii遙控器也是用三軸，iPhone可以感應(yīng)實(shí)體翻轉(zhuǎn)而自動(dòng)對(duì)應(yīng)翻轉(zhuǎn)畫面，也是靠這個(gè)傳感器。

　　7) 角加速度傳感器

　　更簡(jiǎn)單講就是陀螺儀，陀螺儀實(shí)現(xiàn)技術(shù)有機(jī)械式與光學(xué)(紅外線、雷射)式，第六項(xiàng)的加速度傳感器比較能感測(cè)平移性，但對(duì)于物體有個(gè)軸心，進(jìn)行角度性的移動(dòng)，則其感應(yīng)效果不如陀螺儀好，所以許多應(yīng)用多半是混何使用加速度傳感器與陀螺儀，而今iPhone 4也從善如流。不過，iPhone 4確實(shí)是率先使用陀螺儀的手機(jī)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　說了這么多，真的稱得上MEMS傳感器的，其實(shí)只有麥克風(fēng)、加速度傳感器、陀螺儀等三個(gè)，其他的傳感器多是夸大延伸，不是不用微型化，就是根本沒用及機(jī)械技術(shù)。

　　不過，從整個(gè)iPhone發(fā)展歷程來(lái)看，iPhone的簡(jiǎn)約感、流暢使用體驗(yàn)等大體已定調(diào)，短期內(nèi)難有更高作為，因此也開始走入一般產(chǎn)業(yè)的純規(guī)格、功效競(jìng)賽，iPhone 4及后續(xù)機(jī)種能否靠高規(guī)格、先進(jìn)傳感器而持續(xù)走紅，恐有待時(shí)間觀察與驗(yàn)證了。