MEMS:越感知越火熱

MEMS(微機電系統(tǒng))的目標是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，和物聯(lián)網(wǎng)所要求的終端智能化不謀而合，物聯(lián)網(wǎng)終端傳感加執(zhí)行的過程正好可以通過MEMS來實現(xiàn)。越是需要感知的領(lǐng)域，MEMS機遇越多、發(fā)展越火熱。

iPhone 4雖然近期深陷“信號門”，但蘋果粉絲，特別是喜歡游戲的人，還是為其內(nèi)置的三軸陀螺儀(3-axis Gyroscope)所帶來的全新體驗所折服。iPhone 4是全球第一款支持MEMS三軸陀螺儀的智能手機，它能夠感應(yīng)三個維度的方向變化，使手機對動作感應(yīng)的能力大大增強，對于借助重力感應(yīng)的游戲，用戶體驗將更加細膩，操作感覺會更加接近于真實感受。除了三軸陀螺儀之外，iPhone 4還大量導入其他MEMS技術(shù)，包括加速度計、電子羅盤(Compass)、環(huán)境光傳感器等。實際上，在游戲終端和手機中，越來越多的創(chuàng)新應(yīng)用將依靠MEMS來實現(xiàn)。手機、筆記本電腦、MP4等移動終端設(shè)備內(nèi)的硬盤驅(qū)動器墜落保護功能，就是MEMS運動傳感器在消費電子市場的具有重要歷史意義的代表性應(yīng)用之一。此外，汽車電子也是MEMS的主要應(yīng)用領(lǐng)域，它可以使汽車更安全，動力系統(tǒng)更強，并使駕駛員感覺更舒適，還可以提高燃燒效率、降低排放。

物聯(lián)網(wǎng)拉升MEMS應(yīng)用價值

MEMS是微機電系統(tǒng)的縮寫，它是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理和控制電路、通信接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。其目標是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，大幅提高系統(tǒng)自動化、智能化和可靠性水平。MEMS早已在壓力傳感器、加速度計、微陀螺儀、墨水噴咀和硬盤驅(qū)動頭等方面有了深入應(yīng)用。

MEMS和物聯(lián)網(wǎng)所要求的終端智能化不謀而合，在無線傳感網(wǎng)中，不需要每一個信息都匯集到大腦，那樣會延長處理過程，所以就需要建立一些能夠快速處理各種應(yīng)急情況的“神經(jīng)元”，能夠獨立進行響應(yīng)。這種傳感加執(zhí)行的過程正好可以通過MEMS來實現(xiàn)。

MEMS傳感器的種類繁多，在航空、航天、汽車、環(huán)境監(jiān)控、軍事等領(lǐng)域有著十分深厚的積累。近年來MEMS價格一路下滑，讓它不再是一些特殊行業(yè)的專屬品，而是更多地深入到各種行業(yè)應(yīng)用。

例如，國外某公司研制的一種診斷藥丸，在被患者吞食后，可在通過體內(nèi)時進行測量，并將數(shù)據(jù)以無線方式傳到病人身體外面的小型接收設(shè)備，可初步檢測腸癌的早期信號。長遠來看，這種診斷藥丸還可用于檢測更多的醫(yī)學病征。

國家電網(wǎng)利用熱傳感器和無線傳感網(wǎng)技術(shù)，通過自動化來遠程監(jiān)測供電網(wǎng)管線的狀態(tài)。在冰雪天氣時，可以及時發(fā)現(xiàn)險情并搶修，有效預防因線路結(jié)冰造成的高壓塔倒毀。醫(yī)療保健領(lǐng)域中，計步器是利用三軸MEMS傳感器實現(xiàn)健身和健康監(jiān)測功能的代表性應(yīng)用，在特定的情況下，計步器的傳感器能夠精確地測定在步行和跑步過程中作用在系統(tǒng)上的加速度，通過處理加速度數(shù)據(jù)，計步器可顯示用戶走過的步數(shù)和速度，以及人在身體運動過程中所消耗掉的熱量。

MEMS各類傳感器的結(jié)合，能創(chuàng)造出更多應(yīng)用。MEMS加速計與陀螺儀配合使用，使三維鼠標和遙控器能夠在空中操作。在這些設(shè)備中，傳感器檢測到用戶的手勢，將其轉(zhuǎn)換成PC屏幕上的光標移動或機頂盒和電視機的頻道和功能選擇上的加速度。

Gartner研究總監(jiān)Stephan Ohr預測，非光學MEMS傳感器的市場規(guī)模在2010年將接近31億美元，到2013將成長到逼近50億美元。汽車仍然保持非光學傳感器應(yīng)用的第一位，占2009年總應(yīng)用中的60%以上;但是數(shù)據(jù)處理和通信應(yīng)用增長最快，數(shù)據(jù)處理包括硬盤的G-Force(重力)傳感器，通信領(lǐng)域應(yīng)用包括手機的可旋轉(zhuǎn)(rational)傳感和基于位置的服務(wù)。

MEMS前路有阻

物聯(lián)網(wǎng)來到，MEMS順風順水，但是，它的發(fā)展阻力仍然存在。一方面，一些市場已經(jīng)飽和，例如游戲中的加速感應(yīng);另一方面，殘酷的價格競爭愈演愈烈，逼迫MEMS供應(yīng)商找到更多創(chuàng)新的應(yīng)用出路;再次，MEMS產(chǎn)業(yè)對人才的要求越來越高，正在向更加復合型和更熟悉行業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)變，人才缺失或?qū)⒊蔀镸EMS的另一個攔路虎。而來自市場的需求是，MEMS企業(yè)應(yīng)提供更高性能、更大穩(wěn)定性、更低成本、更小面積的器件，而且還要求更快的上市時間。

識時務(wù)者為俊杰，MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須緊跟潮流。

記者在今年召開的“第八屆全球電子峰會”(Electronics Summit 2010)期間，有幸參與了一個名為“MEMS is Hot”的專題討論，了解到國外MEMS廠商對于應(yīng)用熱潮中MSMS理性發(fā)展的思考。

ADI公司副總裁兼總經(jīng)理Mark Marin介紹說，MEMS的第一次浪潮是在上世紀九十年代，較多存在于汽車安全領(lǐng)域;第二次浪潮是始于2000年的消費電子產(chǎn)品，如游戲機和智能手機;而未來十年，MEMS傳感器的第三次熱潮將開始出現(xiàn)在醫(yī)療、工業(yè)器械和軍事等領(lǐng)域，如可攜帶的醫(yī)療設(shè)備和機器人自動控制部分(圖2)。這波高潮的另一個重點，在于MEMS運動傳感器將迎來許多新契機，高效能加速計和陀螺儀可進一步帶動多元化的新應(yīng)用。

下一個殺手級應(yīng)用在哪里?iSuppli預測:帶微型投影功能的手機、RF MEMS開關(guān)、MEMS振蕩器、MEMS麥克風和MEMS揚聲器等都是驅(qū)動因素。新的手機操作系統(tǒng)更是將進一步驅(qū)動MEMS在移動終端中的應(yīng)用，例如Android和Windows mobile7。以Android Layar為例，它是全球第一款增強現(xiàn)實感的手機瀏覽器，能向人們展示周邊環(huán)境的真實圖像。用戶只需要將手機的攝像頭對準建筑物等，就能在手機的屏幕下方看到與這棟建筑物相關(guān)的、精確的現(xiàn)實數(shù)據(jù)，甚至連周邊旅館、酒吧及餐館的信息也一應(yīng)俱全。這一功能必須要以內(nèi)置的MEMS傳感器作為支撐。

Bosch Sensortec公司首席執(zhí)行官Frank Melzer博士指出，MEMS解決方案應(yīng)該盡可能多樣化，因為用戶的需求在日益增加，其中不乏交叉或組合需求，這就對MEMS供應(yīng)商提出了更高的要求。貼近客戶、深刻理解應(yīng)用，才能發(fā)掘出需求，并創(chuàng)造性地提供出多樣化解決方案。MEMS供應(yīng)商需保證其一系列產(chǎn)品組合及軟件是相互兼容，可移植可整合的。如果MEMS與現(xiàn)有IT系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)整合性不足，則無法從整體提升感知水平。

Kionix業(yè)務(wù)與市場營銷副總裁Eric Eisenhut認為，采用嵌入式算法(embedded algorithms)處理MEMS傳感器數(shù)據(jù)，可以使其指令和功能更加容易使用。對于MEMS開發(fā)者來說，應(yīng)該設(shè)計出便于傳感器信息快速傳遞及處理的指令，這樣才能更加貼近用戶需求;另一方面，還應(yīng)提供給客戶一系列MEMS應(yīng)用開發(fā)工具。

更高的融合度讓MEMS人才也變得稀缺起來，Coventor總裁兼首席執(zhí)行官Mike Jamiolkowski指出，MEMS廠商應(yīng)積累標準化編程經(jīng)驗，與MEMS設(shè)計業(yè)者一起擴展多元化生態(tài)環(huán)境，開拓出更多MEMS市場應(yīng)用，這樣才能增強持續(xù)提供新一代產(chǎn)品的能力。

整體而言，MEMS傳感器朝向更小型、整合度更高及功耗更低的方向發(fā)展已成必然，而物聯(lián)網(wǎng)對MEMS所提出的要求會更高，比如應(yīng)具備更高的安全和可靠性，能夠在惡劣環(huán)境下保持靈敏度等，有能力提供系統(tǒng)層級解決方案的廠商將獲得更多機會。