传感器：MEMS消费型新浪潮的推动者（一）

　　高速发展的电子及其制造技术使微机电系统（Micro-Electro-Mechanical-Systems ，MEMS）迅速普及。其实基于MEMS技术的加速度传感器、压力传感器、陀螺仪等已经有30余年的应用历史，但由于技术和成本等多方面的原因，这些技术主要应用于工业、军事、汽车制造、仪器仪表，及医疗等领域，而未进入消费类产品市场。目前的情况则已大幅改观，MEMS技术已不像几十年前那样贵如珠宝，低成本、小尺寸、低功耗、高性能的MEMS传感器产品已掀起新的设计和消费浪潮。

　　基于MEMS技术的多轴加速度传感器目前主要应用于游戏机和手机、硬盘防跌落保护、便携式设备的健身计步测量，以及数码相机/摄相机的防抖等。除此之外，用于测量热效应、光强度及压力等物理量的物理传感器（Physical Sensor）也是未来的重点之一。

　　ST一直致力于MEMS技术的广泛应用和进行新产品与新技术的开发方面的投入。其率先投资建立了先进的八英寸晶圆生产线，同时推动互补的合作伙伴关系。ST的目标是MEMS产品在消费领域的普及和量产，成为该技术消费性浪潮的推手。

　　1.MEMS概述

　　微机电系统指通过硅晶圆微加工技术制造的三维机械电子结构，60年代时开始在半导体厂中出现。人们的日常生活中经常能见到MEMS技术的物理传感器，用来感测加速度、角速度、压力和声压等。

　　汽车电子是目前发展迅速的市场，MEMS技术在其中随处可见。例如汽车动态控制和安全气囊等所有的主动和被动式安全系统中，都使用加速度或偏移率（Yaw Rate）传感器来保护乘客的生命安全；为降低油耗，压力传感器也应用在引擎歧管（Engine Manifolds）和汽油管（Fuel Lines）中。

　　MEMS技术在活跃的消费电子市场掀起了产品设计创新的高潮。对于消费性市场来说，微机电产品通常会是在技术与经济考虑下的最佳解决方案，而且提供了微型化和高级程度的未来发展蓝图。最成功的应用之一就是加速度传感器在任天堂的Wii和Sony的PS3游戏机中带来的全新操控体验。过去加速度传感器只被用于汽车中的主动及被动式安全系统当中，一些安全法规的要求是其在汽车电子中应用的驱动力之一。今天，“感测及简化”已成为MEMS在消费产品市场的价值定位所在，扫除使用者和电子设备这个复杂世界之间的所有隔阂也是设计大师Naoto Fukusawa-san的梦想。此外，三轴加速度传感器也可用来设计硬盘放跌落装置，保护数据的安全；便携式设备的UI操控也可以通过它来实现更人性化的功能。

　　MEMS元件与芯片中的CMOS相同，利用半导体晶圆厂来生产制造。但不同之处是，MEMS元件不仅仅是电子产品，还结合了许多机械结构，如连硅质弹簧（Spring）、电极（Electrode）、薄板（Membrane）和悬臂梁（Cantilever）等可移动的机构。此外，硅微加工元件经常会与传统石英或压电式产品存在价格、尺寸及效能上出现竞争。

　　加速度计和陀螺仪等运动感测器将移动侦测的能力带到硅组件当中。 这类组件在汽车市场的应用会持续增加，一些法案的要求正是其中的驱动力之一；在消费性市场中的应用也将会大幅提高，其增长率会十分快速。 多轴加速度计过去只被用于汽车中的主动及被动式安全系统当中，但现在已更广泛被用于笔记型电脑、硬盘机、手机和游戏控制器中。 除了汽车动态控制系统外，偏移率感测器（陀螺仪）也用于改善数位相机和摄影机的影像稳定性。 此外，运动感测器和磁力计可望整合为运动量测单元，共同为手持设备提供个人化导航功能，进而让电信业者所提供的位置型服务（LBS）能够落实。

　　业界预测加速度传感器和陀螺仪等运动传感器在消费电子产品市场中的应用将持续增加，且增长会十分迅速。

　　多轴加速度传感器给硅组件带来运动探测能力，目前被广泛用于硬盘驱动器、手持设备、笔记本电脑、手机、游戏机等设备中。陀螺仪也被用于数码相机和摄像机中，为其防抖动功能提供支持。此外，运动传感器和磁力计可望整合为运动传感单元，共同为手持设备提供个人化导航功能，进而为电信运营商所提供的定位类服务（LBS）提供平台。

　　微型压力传感器曾在汽车中大量应用，主要集中在胎压侦测等；此外，医疗器械也是其主要市场之一。目前随着技术的进步使开发成本逐渐降低和尺寸更加轻薄，微型压力传感器预计将很快被消费类市场接受，并用于无线通讯等新领域。

　　手机和笔记本电脑由于尺寸的限制，使用表面贴装技术（SMT）的传统驻极体电容式迈克风的时用受到限制，因此基于MEMS技术的电容式硅晶迈克风将在该市场迅速普及。

　　加速度传感器、陀螺仪、压力传感器等多种元件的集成将是未来的必然趋势。MEMS产品供应商需要基于客户的需求，开发能将多种传感器整合在一起的通用技术平台。THELMA和VENSENS即为ST推出的两款用于传感器整合的技术平台。ST的MEMS产品制造和研发都在先进的八英寸MEMS晶圆厂中进行，能使上市时间缩短，迅速满足市场需求。此外，该公司还在积极开发多轴陀螺仪、压力传感器和电容式硅晶迈克风等，也积极与其它公司合作推出具有市场潜力或满足客户要求的传感器产品。

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