智能手機(jī)中的MEMS器件 助推MEMS傳感器市場快速增長

MEMS器件，尤其是MEMS傳感器已成為智能手機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)配置。蘋果iPhone和Research in Motion (RIM)的Blackberry Storm等暢銷機(jī)型，以及三星的Omnia、HTC的Diamond和諾基亞的N95及N96，都采用了慣性傳感器。

同時(shí)，智能手機(jī)應(yīng)用軟件日益龐大的生態(tài)系統(tǒng)很大程度上要?dú)w功于MEMS傳感器。事實(shí)上，由于智能手機(jī)永遠(yuǎn)在線的互聯(lián)網(wǎng)訪問和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，智能手機(jī)正在快速變成地球上最大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

智能手機(jī)中采用MEMS技術(shù)加工的傳感器、執(zhí)行器和光學(xué)器件主要如下，如圖1所示。

圖1 智能手機(jī)中的MEMS器件?

加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤：慣性測量單元（IMU）實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航。

加速度計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)自由落體檢測、傾斜控制、計(jì)步器、手勢檢測、單擊/雙擊檢測、畫面翻轉(zhuǎn)等功能。

陀螺儀還可以實(shí)現(xiàn)圖像防抖、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等功能。

壓力傳感器：提供多層建筑及商場的精確高度數(shù)據(jù)，推進(jìn)LBS服務(wù)。

硅微麥克風(fēng)：相比傳統(tǒng)的電容式麥克風(fēng)，硅微麥克風(fēng)可以采用表貼工藝進(jìn)行制造，能夠承受很高的回流焊溫度，容易與CMOS工藝及其它音頻電路相集成，并具有改進(jìn)的噪聲消除性能與良好的RF及EMI抑制性能。

MEMS微鏡：微投影儀。

CMOS圖像傳感器、自動(dòng)對(duì)焦執(zhí)行器：照相機(jī)/攝像機(jī)。

環(huán)境光感測器：應(yīng)用優(yōu)勢是幫助手機(jī)節(jié)省顯示屏功耗，增加電池的工作時(shí)間。最新的光感測器包括了更多功能，如光譜響應(yīng)與動(dòng)態(tài)范圍、集成接近探測，以及數(shù)字通信等。

接近傳感器、微型顯示器：具有觸摸靈敏度的顯示屏。

MEMS振蕩器、RF開關(guān)：蜂窩無線模塊。

從圖2中可以看出MEMS傳感器市場發(fā)展情況：壓力傳感器、加速度計(jì)和陀螺儀已經(jīng)進(jìn)入了成熟期，麥克風(fēng)和電子羅盤還處于發(fā)展期，其他傳感器還處于孕育期。

圖2 MEMS器件市場發(fā)展階段?

在加速度計(jì)、陀螺儀一波又一波手機(jī)市場攻勢下，電子羅盤開始發(fā)力。電子羅盤不需要接受衛(wèi)星信號(hào)，是對(duì)GPS指示方向功能的補(bǔ)充。圖3顯示了電子羅盤在手機(jī)市場上的發(fā)展情況。

2004-2007年，日本電子市場上出現(xiàn)了集成電子羅盤的手機(jī)，在日本首次提供導(dǎo)航服務(wù)。

2009年，諾基亞N97和蘋果iPhone 3GS集成了電子羅盤。

2010-2011年，市場期待的LBS服務(wù)推動(dòng)電子羅盤進(jìn)入主流市場。2010年，智能手機(jī)的主要品牌都引入了電子羅盤（磁傳感器）。

圖3 電子羅盤在手機(jī)市場上的發(fā)展情況?

手機(jī)市場變化非常快，現(xiàn)在看來2010年是MEMS傳感器運(yùn)用于手機(jī)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)：MEMS傳感器手機(jī)市場正經(jīng)歷著兩位數(shù)的增長，預(yù)計(jì)到2015年銷售額達(dá)到79.1億美元。

有幾個(gè)原因可以解釋為什么MEMS傳感器市場正在快速增長：

1、智能手機(jī)的市場份額正在快速上升：2015年44%的手機(jī)都將是智能手機(jī)。智能手機(jī)的優(yōu)勢是采用了領(lǐng)先的MEMS傳感器技術(shù)為客戶提供了新功能/服務(wù)，并提高了手機(jī)性能。

2、集成的GPS功能不僅僅局限于高端手機(jī)。2010年，近三分之一的手機(jī)中集成了GPS功能。這是另一個(gè)集成運(yùn)動(dòng)傳感器的驅(qū)動(dòng)因素：當(dāng)GPS組合了電子羅盤、加速度計(jì)和陀螺儀之時(shí)，新的服務(wù)（如LBS服務(wù)）將會(huì)誕生。預(yù)計(jì)2015年，運(yùn)動(dòng)傳感器手機(jī)市場將達(dá)到11.9億美元。2009-2015年，復(fù)合年增長率為25.3%，如圖4所示。

圖4 2009-2015年MEMS傳感器手機(jī)市場?

圖5是手機(jī)中實(shí)現(xiàn)的5組不同運(yùn)動(dòng)傳感功能，從圖中看出，隨著運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性的增加，其附加值也提高。

圖5 手機(jī)中實(shí)現(xiàn)的5組不同運(yùn)動(dòng)傳感功能?

3、當(dāng)前，隨著越來越多的多波段多模式的手機(jī)出現(xiàn)，其RF部分變化非?？?。最新引入的標(biāo)準(zhǔn)（特別是LTE網(wǎng)絡(luò)）直接影響RF元件，并且將會(huì)使用更多的傳感器為在線服務(wù)打開新的大門。

總結(jié)當(dāng)前市場：MEMS技術(shù)看消費(fèi)電子，消費(fèi)電子看智能手機(jī)，智能手機(jī)看蘋果手機(jī)，蘋果手機(jī)看喬布斯，喬布斯看上帝（癌癥病情）。