MEMS傳感器你了解多少

MEMS的全稱(chēng)是微型電子機(jī)械系統(tǒng)

利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝和材料，集微傳感器、微執(zhí)行器、微機(jī)械機(jī)構(gòu)、信號(hào)處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。具有小體積、低成本、集成化等特點(diǎn)。

MEMS工作原理圖

MEMS傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

除了智能手機(jī)，MEMS傳感器將會(huì)在 AR/VR、可穿戴等消費(fèi)電子，智能駕駛、智能工廠、智慧物流、 智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧醫(yī)療等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

4、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

車(chē)聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域，智能汽車(chē)是車(chē)聯(lián)網(wǎng)的核心，正處于高速發(fā)展中。在智能汽車(chē)時(shí)代，主動(dòng)安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進(jìn)現(xiàn)有的主動(dòng)安全系統(tǒng)，比如側(cè)翻（rollover）與穩(wěn)定性控制（ESC），這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來(lái)感測(cè)車(chē)身姿態(tài)。

語(yǔ)音將成為人與智能汽車(chē)的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來(lái)發(fā)展新機(jī)遇。MEMS傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域還有很多應(yīng)用，包括安全氣囊（應(yīng)用于正面防撞氣囊的高g值加速度計(jì)和用于側(cè)面氣囊的壓力傳感器）、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（應(yīng)用于檢測(cè)進(jìn)氣量的進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器和流量傳感器）等。

5、自動(dòng)駕駛應(yīng)用

自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，進(jìn)一步推動(dòng)了MEMS傳感器進(jìn)入汽車(chē)。雖然GPS接收器可以計(jì)算自身位置和速度，但在GPS信號(hào)較差的地方（地下車(chē)庫(kù)、隧道）和信號(hào)受到干擾的時(shí)候，汽車(chē)的導(dǎo)航會(huì)受到影響，這對(duì)自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)是致命的缺陷。

利用MEMS陀螺儀和加速度計(jì)獲取速度和位置（角速度和角位置），車(chē)輛任何細(xì)微的動(dòng)作和傾斜姿態(tài)，都被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)總線，傳遞給行車(chē)電腦。即便在最快的車(chē)速狀態(tài)下，MEMS的精度和反應(yīng)速度也能夠適應(yīng)。得益于硅體微加工、晶片鍵合等技術(shù)的發(fā)展，精度已經(jīng)上升到0.01。

MEMS VOC氣體傳感器GM-502B

6、工業(yè)應(yīng)用

MEMS讓傳感器小型化、智能化，MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時(shí)代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環(huán)境條件的檢測(cè)，MEMS加速度計(jì)可以用來(lái)監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)速度。高精度的MEMS加速度計(jì)和陀螺儀可以為工業(yè)機(jī)器人的導(dǎo)航和轉(zhuǎn)動(dòng)提供精確的位置信息。

MEMS傳感器種類(lèi)及供應(yīng)商

MEMS傳感器種類(lèi)繁多，主要的MEMS傳感器包括運(yùn)動(dòng)傳感器、壓力、麥克風(fēng)、環(huán)境、光傳感器等。

MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器主要有加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)三大類(lèi)，加速度計(jì)和陀螺儀可以集成為六軸慣性傳感器;磁力計(jì)和加速度計(jì)集成為電子羅盤(pán)（e-compass），加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)可集成為9軸傳感器。

MEMS環(huán)境傳感器可細(xì)分為氣體、溫度和濕度傳感器等。MEMS氣體傳感器主要用于檢測(cè)目標(biāo)氣體的成分、濃度等。MEMS溫度傳感器可用于任何需要檢測(cè)溫度的地方。MEMS濕度傳感器在工業(yè)控制、氣象、農(nóng)業(yè)、礦山檢測(cè)等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

MEMS生物傳感器目前處于發(fā)展初期。MEMS生物傳感器是利用生物分子探測(cè)生物反應(yīng)信息的器件，被列為新世紀(jì)五大醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)之一，是現(xiàn)代生物技術(shù)與微電子學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科交叉結(jié)合的產(chǎn)物。未來(lái)MEMS生物傳感器在醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊發(fā)展空間。

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈

MEMS是多學(xué)科交叉的復(fù)雜系統(tǒng)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈涉及設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試、軟件及應(yīng)用方案環(huán)節(jié)。

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的上游負(fù)責(zé)MEMS器件設(shè)計(jì)、材料和生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)，中游生產(chǎn)制造出MEMS器件、下游使用MEMS器件制造終端電子產(chǎn)品。

MEMS整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，涉及的廠商眾多。中國(guó)的設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試廠商都在積極布局MEMS，已形成完整MEMS的產(chǎn)業(yè)鏈。

1、全球MEMS生產(chǎn)廠商

全球前十名 MEMS廠商主要包括博世、意法半導(dǎo)體、惠普、德州儀器、佳能、InvenSense、Avago和 Qorvo、樓氏電子、松下等。

2、MEMS代工

MEMS代工主要有兩種類(lèi)型：IDM廠商提供的MEMS代工，獨(dú)立的代工廠提供的MEMS代工，其中獨(dú)立的代工廠包括集成電路代工廠和純MEMS代工廠。

近幾年Fabless模式（無(wú)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)公司）的MEMS器件制造商發(fā)展迅速，獨(dú)立的MEMS代工廠努力尋求標(biāo)準(zhǔn)化的工藝以提升規(guī)模經(jīng)濟(jì)，減少制造時(shí)間和降低成本，使得獨(dú)立的MEMS代工廠快速成長(zhǎng)，但目前IDM代工仍處于市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位。

3、MEMS封裝測(cè)試

封裝技術(shù)與IC封裝有著諸多不同，對(duì)企業(yè)的要求很高。眾所周知，MEMS器件價(jià)格下降非常之快，目前部分MEMS器件中封裝成本甚至占到總價(jià)格的40%到60%。如何做到低成本封裝是封測(cè)廠商面臨的巨大挑戰(zhàn)。

經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）已成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一。它涉及電子、機(jī)械、材料、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。