意法半導(dǎo)體的傳感器產(chǎn)品和技術(shù)解決方案

繼續(xù)我們的系列研究傳感器領(lǐng)域的主要參與者，在本文中，我們將仔細(xì)研究全球半導(dǎo)體公司意法半導(dǎo)體提供的傳感器產(chǎn)品和技術(shù)。該公司稱自己為世界頂級MEMS制造商，成功開發(fā)了微電子應(yīng)用領(lǐng)域的半導(dǎo)體解決方案。 ST提供智能傳感器和集線器等產(chǎn)品;加速度計;汽車傳感器;陀螺儀;濕度傳感器; MEMS器件;壓力，接近度，溫度和電子羅盤傳感器;和INEMO慣性模塊和觸摸屏控制器，使ST的產(chǎn)品組合極其廣泛和深入。

研究機(jī)構(gòu)IHS在最近的一份報告中斷言，傳感器集線器 - ST的焦點將在未來的傳感中發(fā)揮關(guān)鍵作用。這些集線器可以從充滿電的應(yīng)用處理器中卸載任務(wù)，并且可以使單個電池充電更長時間地為移動設(shè)備供電，并實現(xiàn)“始終開啟”性能。根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)，2014年出貨量增長預(yù)計為三位數(shù)，為6.584億個，比2013年的2.596億個增長154％。從2014年到2017年，IHS預(yù)計將出貨量增加1，300％，出貨量高達(dá)13億部。

意法半導(dǎo)體采用外置集線器方式，Atmel，德州儀器和恩智浦等智能手機(jī)，包括Apple的iPhone 5s，三星的Galaxy S5和摩托羅拉Moto X.其另一種傳感器集線器方法是將MCU與單個或多個傳感器（如加速度計和陀螺儀）相結(jié)合。 InvenSense和意法半導(dǎo)體是使用這種方法的主要解決方案供應(yīng)商，而博世，飛思卡爾半導(dǎo)體和Kionix也在這一領(lǐng)域提供產(chǎn)品。

ST的傳感器產(chǎn)品系列包括從分立到完全集成的解決方案。它采用高性能傳感器融合技術(shù)來提高多軸傳感器系統(tǒng)的精度，并具有MEMS代工廠，裝配和測試功能，使其成為客戶完整的內(nèi)部雙源。

ST的MEMS模擬和數(shù)字加速度計提供高達(dá)±400g的加速滿量程和1.71至3.6 V電源電壓，適用于超低功耗應(yīng)用。功能包括小尺寸，嵌入式，低功耗模式，自動喚醒功能和FIFO緩沖器，用于存儲數(shù)據(jù)，減少主機(jī)處理器負(fù)載和系統(tǒng)功耗。

ST LIS2DH MEMS數(shù)字輸出運動傳感器，（圖1） ），是一款超低功耗，高性能三軸功能豐富的“femto”加速度計。憑借數(shù)字I2C/SPI串行接口標(biāo)準(zhǔn)輸出和動態(tài)用戶可選的滿量程±2 g/±4 g/±8 g/±16 g，它能夠以1 Hz至5.3 kHz的輸出數(shù)據(jù)速率測量加速度。它采用小型薄塑料焊盤陣列封裝（LGA），工作溫度范圍為-40°C至+ 85°C。

圖1：框圖LIS2DH。

應(yīng)用包括運動激活功能，顯示方向，搖動控制，計步器，游戲和虛擬現(xiàn)實輸入設(shè)備，沖擊識別和記錄。

在陀螺儀前端，ST L3GD20（圖2）是低功耗，三軸角速率MEMS運動傳感器，帶有傳感元件和IC接口，通過數(shù)字接口（I2C/SPI）提供測量角速率。傳感元件采用專用的微加工工藝制造，在硅片上生成慣性傳感器和執(zhí)行器。

圖2：ST L3GD20。結(jié)構(gòu)的振動由反饋回路中的驅(qū)動電路維持。傳感信號經(jīng)過濾波后在輸出端顯示為數(shù)字信號。

基于CMOS的IC接口可實現(xiàn)高度集成，設(shè)計出可與傳感元件特性相匹配的專用電路。 L3GD20具有±250/±500/±2，000 dps的滿量程，可以通過用戶可選擇的帶寬測量速率。該傳感器具有高性能和低功耗特性，適用于要求苛刻的應(yīng)用，可延長電池壽命，并可為智能數(shù)據(jù)存儲和省電提供嵌入式FIFO。它也可以快速啟動，提供高響應(yīng)性和系統(tǒng)效率。它還采用塑料焊盤網(wǎng)格陣列（LGA）封裝，工作溫度范圍為-40°C至+ 85°C。

與使用兩個或三個獨立結(jié)構(gòu)的其他解決方案相比，ST的三軸陀螺儀具有單個傳感結(jié)構(gòu)，用于沿所有三個正交軸進(jìn)行運動測量。應(yīng)用包括游戲和虛擬現(xiàn)實輸入設(shè)備，帶有MMI（人機(jī)界面）的運動控制，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，電器和機(jī)器人。

ST聲名遠(yuǎn)播的iNEMO慣性傳感器模塊集成了互補(bǔ)傳感器并提供與分立MEMS產(chǎn)品相比，緊湊，堅固且易于組裝的解決方案。

iNEMO提供高要求應(yīng)用所需的高性能水平的運動傳感系統(tǒng)。該公司通過其全球iNEMO設(shè)計挑戰(zhàn)為學(xué)生和工程師推廣這項技術(shù)，使用iNEMO智能多傳感器技術(shù)設(shè)計創(chuàng)新產(chǎn)品。

LSM330DLC iNEMO慣性模塊（圖3）是一個包含3D數(shù)字加速度計的系統(tǒng)級封裝和一個3D數(shù)字陀螺儀。 IC接口采用ST專業(yè)的微加工工藝制造，基于CMOS。

LSM330DLC加速度計和陀螺儀傳感器可以激活或單獨置于低功耗/省電模式，適用于優(yōu)化節(jié)能的應(yīng)用。

圖3：LSM330DLC采用塑料焊盤網(wǎng)格陣列（LGA）封裝。

優(yōu)勢包括單個封裝中的多個傳感器，不會影響性能，更小的外形，熱和機(jī)械穩(wěn)定性控制和其他消費電子設(shè)備

單芯片iNEMO解決方案將運動傳感系統(tǒng)提升到增強(qiáng)型手勢識別，游戲，增強(qiáng)現(xiàn)實，室內(nèi)導(dǎo)航和基于本地化的服務(wù)等要求苛刻的應(yīng)用所需的水平。 》意法半導(dǎo)體還提供各種傳感器開發(fā)板/套件，以幫助工程師在當(dāng)前和未來的設(shè)計中使用其產(chǎn)品。 ST的基于MEMS的運動傳感器均由其自己的評估套件提供支持，這些評估套件可通過模擬或數(shù)字接口采集加速度計，陀螺儀，電子羅盤和壓力傳感器檢測到的加速度數(shù)據(jù)，并支持專用軟件。很多情況。對于具有模擬輸出的傳感器，傳感數(shù)據(jù)由低噪聲電容放大器轉(zhuǎn)換為模擬電壓，而對于數(shù)字傳感器，設(shè)備測量的信號由安裝在電路板上的STM32微控制器讀取，并通過USB發(fā)送到PC用于進(jìn)一步處理的鏈接。例如，STEVAL-MKI013V1是一款適配器板，用于評估LIS302DL，這是一款帶數(shù)字輸出的低功耗三軸線性加速度計。適配器板為用戶自己的應(yīng)用程序中的快速系統(tǒng)原型設(shè)計和設(shè)備評估提供了有效的解決方案。 STEVAL-MKI0013V1設(shè)計用于插入標(biāo)準(zhǔn)DIL 24插座。它為用戶提供了完整的LIS302DL引腳排列，并隨時可以在VDD電源線上使用所需的去耦電容。

總之，STMicroelectronics在傳感器領(lǐng)域具有很強(qiáng)的競爭力，能夠使其產(chǎn)品與眾不同在傳感器系列和制造過程中通過創(chuàng)新有效地實現(xiàn)。