MEMS遇見傳感器，改變生活就此開始

摘要：通過分析MEMS和傳感器技術(shù)融合的最新進(jìn)展，介紹最新的MEMS傳感器技術(shù)的應(yīng)用及為智能設(shè)備帶來的全新應(yīng)用體驗。本文網(wǎng)絡(luò)版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/170153.htm

關(guān)鍵詞：MEMS；傳感器；智能設(shè)備

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.001

廣義上說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。傳感器接收信號或刺激并反應(yīng)，并將待測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成另一對應(yīng)輸出，主要用于自動化控制、安防設(shè)備等。市場對傳感器的需求隨著應(yīng)用的不同其需求重點不同，如工業(yè)過程控制還是集中在溫度、壓力、流量及圖像系統(tǒng)方面。一般消費產(chǎn)品像手機(jī)里面的輕觸式感應(yīng)系統(tǒng)、陀螺儀，圖像等器件。而在汽車工業(yè)里，除了傳統(tǒng)的溫度、壓力、速度、及流量等傳統(tǒng)信號感應(yīng)系統(tǒng)外，越來越多的圖像和雷達(dá)系統(tǒng)被應(yīng)用到了汽車的安全系統(tǒng)應(yīng)用中。這些新興的應(yīng)用都將具有廣闊的市場前景。

作為一種精細(xì)化機(jī)械工藝，MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)深受運動、加速度、傾斜以及振動等傳感器應(yīng)用的歡迎。今天的MEMS傳感器是系統(tǒng)級封裝解決方案，與傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)相比，MEMS體積小、重量輕、成本低、能耗低、可靠性高、易于批量生產(chǎn)、智能化高。而借助MEMS技術(shù)帶給傳感器的這些優(yōu)勢，又為傳感器打開了更多全新應(yīng)用之門。

村田制作所MEMS傳感器產(chǎn)品技術(shù)部經(jīng)理Fang Tuurnala介紹，MEMS傳感器的高性能和可靠性、對時間和溫度變化有極小的偏差即穩(wěn)定性好等特性不會局限于目前的應(yīng)用。在工業(yè)領(lǐng)域，MEMS傳感器的運用主要會在地震預(yù)測，橋梁倒塌等事故的預(yù)測中。例如鐵塔底下放置傳感器后，即可得知在某個支撐點范圍下鐵塔是安全的，超過這個范圍就會產(chǎn)生安全隱患。在國外的橋梁上已經(jīng)有了使用傳感器的案例。另外一個工業(yè)的應(yīng)用就是在煤礦。運用在煤礦地下支撐腳的控制，減小塌方的可能性。農(nóng)業(yè)方面，在耕地面積減少的情況下農(nóng)業(yè)機(jī)械化和高產(chǎn)量的需求也使得農(nóng)業(yè)開始需要高尖端的技術(shù)。未來的農(nóng)業(yè)也會是個不同的景象，例如在插秧的設(shè)備上搭載MEMS傳感器，它可以做到同角度高準(zhǔn)確的種植，在同樣的投入下收獲更高的產(chǎn)量。MEMS傳感器在中國有10年多的發(fā)展，但是推廣不夠立體，市場需求并不明顯等原因?qū)嶋H實際應(yīng)用還不多。因此，在國內(nèi)推廣此產(chǎn)品會需要比較長的周期，展望未來，MEMS傳感器在汽車電子等領(lǐng)域?qū)Ω呒舛藗鞲衅鞯男枨髸粩嘣黾印?/p>

消費級應(yīng)用

在消費產(chǎn)品中，現(xiàn)在不論是走路還是打電話，都會用到不同程度的傳感器。除了市場比較成熟的常用傳感器之外，高精度傳感器產(chǎn)品的日后需求將會越來越多。

MEMS加速傳感器和陀螺儀讓設(shè)備廠商研制出各種高性價比的運動控制型設(shè)備，并取得市場成功。這些傳感器能夠給手機(jī)、MP3/MP4播放器、PDA、平板電腦或游戲機(jī)控制器增加智能人機(jī)界面，把用戶的手腕、胳膊和手的運動與應(yīng)用程序、頁面內(nèi)以及頁面之間的瀏覽、游戲機(jī)中的人物動作等設(shè)備功能聯(lián)系起來，實現(xiàn)真正意義的人機(jī)互動。

便攜設(shè)備中的數(shù)據(jù)保護(hù)是MEMS傳感器的另一種應(yīng)用。當(dāng)出現(xiàn)自由墜落或者其它異常運動時，MEMS加速計將立即通知系統(tǒng)終止全部的硬盤驅(qū)動器（HDD）讀寫操作，并將磁頭固定到安全位置。意法半導(dǎo)體的加速計還經(jīng)常集成在洗衣機(jī)或烘干機(jī)等家電設(shè)備中，充當(dāng)振動檢測器，用于穩(wěn)定失衡的負(fù)荷，防止機(jī)器出現(xiàn)過量的磨損而發(fā)生故障。

MEMS陀螺儀，也稱角運動傳感器，可以輔助加速計，使游戲機(jī)和遙控器的人機(jī)界面變得更加炫酷。這些陀螺儀還能消除晃動對數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)畫質(zhì)的影響，提高圖像或相片的清晰度，并可使汽車導(dǎo)航增加航位推算和地圖匹配功能。由于GPS衛(wèi)星信號無法覆蓋每一個角落，例如，在建筑物內(nèi)或高樓林立的城區(qū)通常沒有衛(wèi)星信號，在這種情況下，航位推算系統(tǒng)通過監(jiān)測運動、行程和海拔，修正數(shù)字羅盤讀數(shù)，繼續(xù)為用戶提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息。

MEMS磁傳感器測量地球磁場的強(qiáng)度和/或方向，因而能夠確定以北極為參考軸的前進(jìn)方向，增強(qiáng)便攜消費電子產(chǎn)品的電子羅盤功能，包括方位定向、地圖/顯示屏定向、定位關(guān)聯(lián)服務(wù)和航位推測。在一個9自由度（DoF） 多傳感器模塊內(nèi)，磁傳感器可補(bǔ)充加速度計和陀螺儀的功能。

壓力傳感器可滿足應(yīng)用對全量程和高分辨率的要求：應(yīng)用實例包括手持設(shè)備的氣壓計功能和硬盤驅(qū)動器的“飛行高度”控制功能。隨著硬盤驅(qū)動器小型化趨勢和存儲容量不斷提高，磁頭與盤面之間的距離極易受到氣壓變化的負(fù)面影響。

微加工聲學(xué)器件，也稱MEMS話筒，可提高現(xiàn)有的和新興應(yīng)用設(shè)備的音質(zhì)、可靠性和成本效益，目標(biāo)應(yīng)用包括手機(jī)、筆記本電腦、錄像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)以及助聽器或電子聽診器。將多個MEMS話筒組合成陣列可實現(xiàn)更多功能，如噪聲抑制和方向拾音。這在噪聲很大和無法控制的環(huán)境內(nèi)，對于提高聲音清晰度很有幫助，可以有效提高移動會話和會議的音質(zhì)。

對于智能手機(jī)和移動設(shè)備，主要使用的MEMS器件有加速度計，陀螺儀，磁力計，氣壓計，以及MEMS麥克風(fēng)，主要應(yīng)用于運動/墜落檢測、導(dǎo)航數(shù)據(jù)補(bǔ)償、游戲/人機(jī)界面、電源管理、GPS增強(qiáng)/盲區(qū)消除、速度/距離計數(shù)、高清音頻采集、其他體育和保健應(yīng)用等等。這些MEMS技術(shù)都在很大程度上提高了用戶體驗，并帶來了全新的電子消費產(chǎn)品。其中加速度計是該市場中第一大應(yīng)用產(chǎn)品。而陀螺儀增長迅速，已經(jīng)成為繼加速度計后的第二大應(yīng)用產(chǎn)品。

ADI微機(jī)械產(chǎn)品線高級應(yīng)用工程師趙延輝介紹，高信噪比的MEMS麥克風(fēng)能夠有效提升錄音、視頻通話的質(zhì)量，滿足消費者對清晰通話的音質(zhì)需求；新型MEMS氣壓計會帶來室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用的普及；而物聯(lián)網(wǎng)和家庭醫(yī)療會是繼汽車和消費類應(yīng)用領(lǐng)域后，又一個殺手級的應(yīng)用。其潛在的市場和增長趨勢會像今天的智能手機(jī)一樣。但目前該市場還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和客戶的認(rèn)知度，預(yù)計還需要2年左右的時間才會起量。

英飛凌科技中國區(qū)MEMS麥克風(fēng)高級經(jīng)理潘哲源詳細(xì)介紹了MEMS麥克風(fēng)因為輕薄和穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，在智能手機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)和平板電腦等產(chǎn)品中應(yīng)用有自己的優(yōu)勢，特別是因為其一致性可以做到非常好，所以在消噪和消回音系統(tǒng)的應(yīng)用中具有傳統(tǒng)麥克風(fēng)無法比擬的優(yōu)勢，從而能夠帶來非常好的效果體驗。未來智能手機(jī)中將會逐漸采用2-3個MEMS麥克風(fēng)，這就提供了廣闊的市場機(jī)遇，另一個龐大的市場機(jī)遇則來自于助聽器市場。從技術(shù)上，準(zhǔn)確度是MEMS麥克風(fēng)最大的技術(shù)挑戰(zhàn)，而確保一致性和靈敏度高則是必備的技術(shù)需求，在大音量情況下不能破音也是必須的技術(shù)條件。

智能傳感器可實現(xiàn)更安全、健康、舒適的生活，村田制作所有智能化傳感器概念及相應(yīng)產(chǎn)品。例如，在養(yǎng)老院、醫(yī)院等場所，通過在設(shè)備上搭載傳感器采集相應(yīng)信息之后通過 WIFI等通訊模塊將信息傳送到服務(wù)臺，就可以在任何時間任何地點了解到信息。還有，現(xiàn)在社會上獨居老人越來越多，怎樣服務(wù)獨居老人已經(jīng)成為社會關(guān)注的話題。智能傳感器概念可以免去他們?nèi)メt(yī)院的煩惱，日常在家里監(jiān)測，之后將這些信息傳輸?shù)结t(yī)院的信息庫，就進(jìn)行數(shù)據(jù)分析進(jìn)而做到早期預(yù)測。村田在這一領(lǐng)域非常看重同時也有很大的投入。

MEMS傳感器的高性能和可靠性、對時間和溫度變化有極小的偏差即穩(wěn)定性好等特性不會局限于目前的應(yīng)用。在工業(yè)領(lǐng)域，MEMS傳感器的運用主要會在地震預(yù)測，橋梁倒塌等事故的預(yù)測中。例如鐵塔底下放置傳感器后，即可得知在某個支撐點范圍下鐵塔是安全的，超過這個范圍就會產(chǎn)生安全隱患。在國外的橋梁上已經(jīng)有了使用傳感器的案例。另外一個工業(yè)的應(yīng)用就是在煤礦。運用在煤礦地下支撐腳的控制，減小塌方的可能性。農(nóng)業(yè)方面，在耕地面積減少的情況下農(nóng)業(yè)機(jī)械化和高產(chǎn)量的需求也使得農(nóng)業(yè)開始需要高尖端的技術(shù)。未來的農(nóng)業(yè)也會是個不同的景象，例如在插秧的設(shè)備上搭載MEMS傳感器，它可以做到同角度高準(zhǔn)確的種植，在同樣的投入下收獲更高的產(chǎn)量。

汽車級應(yīng)用

傳感器產(chǎn)品從傳統(tǒng)的機(jī)械式、到電子、再到當(dāng)前MEMS技術(shù)架構(gòu)，從技術(shù)上講傳感器的精度、可靠性和性能都將有大幅度提升。但從應(yīng)用來講，不同的應(yīng)用環(huán)境，對傳感器產(chǎn)品的性能和技術(shù)要求是不一樣的，比如汽車應(yīng)用，產(chǎn)品要經(jīng)過AEC-Q100的質(zhì)量體系驗證，測試通過了才可以用在汽車應(yīng)用里。

汽車電子是MEMS傳感器一個非常重要的應(yīng)用方向，每臺汽車會有40到上百個傳感器，而汽車智慧化的發(fā)展趨勢也將促進(jìn)汽車市場對傳感器的需求。其應(yīng)用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)（ABS）、電子車身穩(wěn)定程序（ESP）、電控懸掛（ECS）、電動手剎（EPB）、斜坡起動輔助（HAS）、胎壓監(jiān)控（EPMS）、引擎防抖、車輛傾角計量和車內(nèi)心跳檢測等等。其中電子車身穩(wěn)定程序ESP得到眾MEMS廠商的高度關(guān)注。由于其主動防滑功能要求更多的傳感器和先進(jìn)的處理系統(tǒng)，因此將帶動汽車電子MEMS傳統(tǒng)應(yīng)用市場的需求。

在主動安全領(lǐng)域，側(cè)翻與穩(wěn)定性控制（ESC）是對當(dāng)今主流安全系統(tǒng)的全新改進(jìn)。需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測車身姿態(tài)。同時，由于這樣的傳感器往往安裝在振動比較惡劣的位置，所以需要傳感器具有很高的振動沖擊抵御性。這是對MEMS傳感器的一個挑戰(zhàn)。已經(jīng)發(fā)生的趨勢是，TPMS和ESC系統(tǒng)的裝車率在快速上升，同時標(biāo)配ESC系統(tǒng)的車型也在不斷增多。由此帶來的電子系統(tǒng)數(shù)量和規(guī)模在不斷擴(kuò)充，尤其需要更多的MEMS傳感器來感測碰撞的不同部位以及車身姿態(tài)。同時，多種傳感器的融合，來降低系統(tǒng)復(fù)雜度和系統(tǒng)成本，也是另一個趨勢。

英飛凌對MEMS傳感器在未來汽車電子中的應(yīng)用前景充滿期待，其前景也非常廣闊。根據(jù)IHS的報告，2012年全球車用MEMS傳感器市場為24億美元，而中國為3億美元，占13%。到2017年，全球市場將增長33%，達(dá)到32億美元，而中國市場會翻番，占全球市場的份額提高到19%。英飛凌的MEMS技術(shù)在磁性傳感器、壓力傳感器、無線傳感器及圖像傳感器在電子消費品、工業(yè)和汽車工業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。英飛凌在側(cè)安全氣囊壓力傳感器和TPMS傳感器領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先的位置，同時在大氣壓力傳感器和進(jìn)氣歧管壓力傳感器等領(lǐng)域也是全球主要的供應(yīng)商。隨著中國市場對汽車安全的重視，TPMS傳感器的應(yīng)用將會有一個顯著的增長。英飛凌占據(jù)了全球市場的絕大多數(shù)份額。

MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展方向

集成化與智能化趨勢，需要MEMS與IC的集成制造技術(shù)及多參量MEMS傳感器的集成制造技術(shù)得到發(fā)展，以及在集成化基礎(chǔ)上使得信號檢測具有一定的自動化。技術(shù)發(fā)展的主要趨勢為：強(qiáng)調(diào)MEMS的系統(tǒng)性和傳感器、處理與識別的協(xié)調(diào)發(fā)展，突破傳感器同信息處理與識別技術(shù)與系統(tǒng)的研究、開發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用和改進(jìn)分離的體制，按照信息論與系統(tǒng)論，應(yīng)用工程的方法，同計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)協(xié)同發(fā)展。

除了繼續(xù)在汽車電子、新型數(shù)字消費電子和醫(yī)療電子等領(lǐng)域獲得快速發(fā)展，智能傳感器將廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，如信息、航空航天、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等方面，給人類發(fā)展帶來深遠(yuǎn)影響。傳感器與微控制器的結(jié)合，配合無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，則為傳感器插上了智能的翅膀，感知中國就是智能傳感器最典型的應(yīng)用。低功耗而性能出色的微控制器加上高性能高集成低功耗的MEMS傳感器，這是傳感器技術(shù)未來發(fā)展的重要趨勢，最新的蘋果iPhone 5S里的協(xié)處理器其實就是這樣的一種類似應(yīng)用。

ADI微機(jī)械產(chǎn)品線高級應(yīng)用工程師趙延輝給出了MEMS技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，微型化的同時降低功耗。將會出現(xiàn)微米甚至納米級別的微型器件，同時降低功耗；第二，微型化的同時提高精度，將MEMS加速度計做到石英加速度計的噪聲特性，保證MEMS陀螺儀小體積的同時獲得光纖陀螺儀的零偏穩(wěn)定性；第三，集成化及智慧化趨勢，即MEMS與IC的集成制造技術(shù)及多參量MEMS傳感器的集成制造技術(shù)得到發(fā)展，以及在集成化基礎(chǔ)上使得信號檢測具有一定的智慧。這些趨勢要求半導(dǎo)體廠商提供更高精度、穩(wěn)定性更好、更智能的高集成度MEMS傳感器模塊。

2 0 1 3年MEMS傳感器市場的需求依然十分旺盛，這既有傳統(tǒng)汽車和消費類市場的需求，也有新興的工業(yè)、醫(yī)療、通信、測井、軍工類的需求。室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用會是促進(jìn)新型MEMS氣壓計在2013起量的一個驅(qū)動因素；而隨著人們對錄音、視頻通話等的質(zhì)量要求越來越高，高信噪比的MEMS麥克風(fēng)會用在越來越多的手機(jī)或平板電腦中，甚至是對麥克風(fēng)要求極高的助聽器中，隨著高溫MEMS器件通過越來越多的客戶驗證，在測井等極端工作領(lǐng)域，也會看到越來越多的MEMS產(chǎn)品，比如用于傾角和振動監(jiān)測的加速度計，用于轉(zhuǎn)速檢測的陀螺儀等。而物聯(lián)網(wǎng)和家庭醫(yī)療會是繼汽車和消費類應(yīng)用領(lǐng)域后，又一個殺手級的應(yīng)用，其潛在的市場和增長趨勢會像今天的智能手機(jī)一樣。但目前該市場還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和客戶的認(rèn)知度，預(yù)計還需要2年左右的時間才會起量。

意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)微電機(jī)系統(tǒng)傳感器高級市場部經(jīng)理吳衛(wèi)東介紹，位于MEMS技術(shù)發(fā)展最前沿的意法半導(dǎo)體已經(jīng)開始在一個封裝內(nèi)整合多個傳感器：加速計、陀螺儀、地磁計、壓力傳感器，這個多路傳感器一體化解決方案可大幅提升各種應(yīng)用設(shè)備的功能性和性能。iNEMO是這種發(fā)展趨勢的一個典型實例。在這些多傳感器產(chǎn)品內(nèi)，集成傳感器可實現(xiàn)自主和自動系統(tǒng)，監(jiān)測特定的條件，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，用戶無需干預(yù)或只需稍加介入。此外，‘智能傳感器’整合MEMS器件和處理功能，無需主處理器介入，獨立運行傳感器算法，從而能夠降低系統(tǒng)級功耗，這對耗電量極大的手持設(shè)備非常重要。

ST具有重大突破意義的Lab-onChip芯片同樣也利用了硅的電氣特性和熱特性，這個解決方案用成本低廉的一次性便攜工具取代了成本昂貴、耗時的固定地點實驗室分析過程。意法半導(dǎo)體的In-Check產(chǎn)品平臺是業(yè)內(nèi)首款通過精確控制熱量來擴(kuò)增DNA并進(jìn)行微矩陣檢測的基因芯片。因為硅的熱特性非常出色，準(zhǔn)許在同一芯片上實現(xiàn)電子溫度控制，所以Lab-onChip芯片能夠?qū)NA樣本進(jìn)行精確的加熱和冷卻處理，DNA分析結(jié)果的精確度可與價值數(shù)萬美元的實驗室媲美。與傳統(tǒng)的診斷系統(tǒng)相比，MEMS因為外形小，耗電量少，只需很少的試劑，所以更能節(jié)省成本。

意法半導(dǎo)體還在醫(yī)療保健領(lǐng)域成功地應(yīng)用微射流MEMS技術(shù)，例如，可以安裝在一次性敷貼內(nèi)的微型胰島素注射泵。意法半導(dǎo)體與Debiotech公司合作開發(fā)的胰島素注射泵能夠精確模擬胰腺分泌過程，向人體持續(xù)輸注胰島素，同時還能檢測注射泵可能存在的故障，為病患提供深一層的保護(hù)。基于MEMS的Jewel Pump采用大規(guī)模半導(dǎo)體制造技術(shù)，成本比現(xiàn)有的解決方案更容易讓病患接受，同時，其可靠性和精確度是其它解決方案無法比擬的。

意法半導(dǎo)體的MEMS壓力傳感器還是另一項創(chuàng)新應(yīng)用的核心技術(shù)：能夠24小時檢測和觀察眼壓變化的智能隱形眼鏡。作為意法半導(dǎo)體與Sensimed的合作開發(fā)成果，這個獨一無二的輔助診斷工具有助于專家提前發(fā)現(xiàn)青光眼，通過同步治療方法與病患的內(nèi)部生物鐘能夠使治療效果最大化。

工藝技術(shù)挑戰(zhàn)

MEMS產(chǎn)品從開發(fā)設(shè)計到批量生產(chǎn)，對制造和工藝提出了很高的要求，這包括光刻、外延、薄膜淀積、氧化、擴(kuò)散、注入、濺射、蒸鍍、刻蝕、劃片和封裝等。最大的挑戰(zhàn)是如何保證量產(chǎn)中的良品率。雜質(zhì)粘滯、氧化物殘留、殘余應(yīng)力等影響，都會造成機(jī)械傳感器失效。ADI微機(jī)械產(chǎn)品線高級應(yīng)用工程師趙延輝介紹，ADI已通過改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造流程，保證了產(chǎn)品的良品率，并在這個過程中積累了大量的設(shè)計經(jīng)驗。對于體積更小，功耗更低、噪聲更小、封裝更小、溫漂更小，供電電壓更低的器件，ADI還在持續(xù)改進(jìn)制造和工藝，以滿足這些需求。特別的，與單純的ASIC器件相比，MEMS傳感器對工藝和架構(gòu)有更高的要求，因其內(nèi)部至少包含兩個die，一個機(jī)械傳感器的die，一個ASIC的die，晶圓的大小，多晶硅的厚度，對機(jī)械傳感器的壓力控制，die與die之間的位置關(guān)系等，都對器件的整體性能有影響。而隨著ADI對每一個細(xì)節(jié)的關(guān)注和改善，會持續(xù)改進(jìn)MEMS傳感器的精度，進(jìn)而會使得MEMS傳感器在高精度傾角測量、工業(yè)機(jī)械振動檢測、地震監(jiān)測、高精度慣導(dǎo)中獲得廣泛的應(yīng)用。

吳衛(wèi)東則介紹，在前工序制造技術(shù)和工藝方面，意法半導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)并解決了在各種應(yīng)用領(lǐng)域大規(guī)模推廣高效益的MEMS器件的關(guān)鍵問題。為了加快產(chǎn)品上市時間，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，核心技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化是極其重要的。作為MEMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作的領(lǐng)導(dǎo)者，意法半導(dǎo)體開發(fā)出了微致動器和加速計芯片厚外延層（ThELMA）工藝，這個0.8微米表面微加工技術(shù)可整合薄厚不一的多晶硅層，用于實現(xiàn)MEMS器件的結(jié)構(gòu)和互連線。意法半導(dǎo)體采用加速計和陀螺儀的微加工技術(shù)，在一顆芯片內(nèi)集成線性機(jī)械單元和角速機(jī)械單元，為客戶帶來巨大的成本效益和更小的產(chǎn)品尺寸。 意法半導(dǎo)體的VENSENS工藝（VENice process for SENSors）結(jié)合ThELMA工藝，可以在一個單晶硅芯片內(nèi)整合一個空腔，制造一個尺寸和性能優(yōu)異的壓力傳感器，使芯片變得更薄、更小，熱穩(wěn)定性和可靠性更高。

應(yīng)用技術(shù)挑戰(zhàn)

對于消費類應(yīng)用來說，傳感器融合的主要技術(shù)難度是如何控制產(chǎn)品的尺寸，如何合理測試每個傳感器的性能，如何控制整個芯片的良品率并降低成本。對于工業(yè)、軍工、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域的傳感器融合來說，除了上面所列的各點外，還要考慮如何保證在各種工作情況下的精度、可靠性，如何利用融合的特性來實現(xiàn)傳感器之間的補(bǔ)償校正等，比如ADI的IMU系列產(chǎn)品在融合傳感器的同時，利用其內(nèi)置的處理器、溫度傳感器等對融合的傳感器系統(tǒng)做了正交校正、溫補(bǔ)校正等，并利用加速度計的測量值來補(bǔ)償陀螺儀在受到加速度影響時的輸出，這樣就使傳感器的融合實現(xiàn)了1 + 1 > 2。目前來看，消費類產(chǎn)品還是對組合傳感器需求量最大的市場，尤其是智能手機(jī)和平板電腦，集成3軸加速度計和3軸陀螺儀，3軸加速度計和3軸磁力計，3軸加速度計、3軸陀螺儀和3軸磁力計的產(chǎn)品在短期內(nèi)會有較大的市場，未來氣壓計也會被集成進(jìn)來。

網(wǎng)絡(luò)化和物聯(lián)網(wǎng)的潛在市場巨大，它可以用來給每個人做實時的健康監(jiān)測、給你關(guān)心的動物做狀態(tài)監(jiān)測、給你關(guān)心的財產(chǎn)做防盜監(jiān)測等，這類應(yīng)用的特點是每個終端的體積都非常小巧而且是電池供電的，所以芯片的體積和功耗是最關(guān)鍵的兩個指標(biāo)。隨著這方面設(shè)備的小型化設(shè)計，對于內(nèi)置器件的需求同樣是小型化高機(jī)能，傳感器及配套設(shè)施也要做到小巧精確，這是設(shè)計方面的挑戰(zhàn)。還有就是應(yīng)用方面?zhèn)鞲衅鞯奶峁┓胶褪褂梅皆诩夹g(shù)上的配合會有一定的難度。村田制作所MEMS傳感器產(chǎn)品技術(shù)部經(jīng)理Fang Tuurnala介紹，現(xiàn)在汽車電子方面有組合式傳感器的應(yīng)用，即組合式陀螺儀和加速度傳感器，日后還會加入壓力傳感器。行車過程中會有加速度傳感器在起作用，而一旦翻車后的話就會使用到陀螺儀的，加上壓力傳感器，則可應(yīng)用在胎壓的監(jiān)測上。在其他領(lǐng)域，為了智能手機(jī)的明確定位可以加壓力傳感器監(jiān)測所在位置及高度。還有，在嬰兒床上搭載傳感器可以用來監(jiān)測嬰兒心跳等等。可以說，傳感器的應(yīng)用會向著智能化，小巧化以及高精度的方向不斷發(fā)展。

整合傳感器系統(tǒng)，也是未來應(yīng)用趨勢對傳感器技術(shù)提出的挑戰(zhàn)。對于自由落體檢測、屏幕旋轉(zhuǎn)、計步器、傾斜角度測量和運動檢測等應(yīng)用任務(wù)，僅一個加速度計即可勝任。然而，對于定位服務(wù)（LBS）、增強(qiáng)型運動控制游戲、行人航位推測導(dǎo)航、機(jī)器人平衡、空中鼠標(biāo)、人體跟蹤、無人飛行器等先進(jìn)應(yīng)用，要想在測量精度、分辨率、穩(wěn)定性和響應(yīng)時間等方面取得更高的系統(tǒng)級性能，就需要把MEMS傳感器整合在一起，這個概念利用各種傳感器提供的不同的具有互補(bǔ)性的信息，運用智能技術(shù)整合這些信息，達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)性能的目的，實現(xiàn)令人震撼的新應(yīng)用。