MEMS传感器技术应用发展趋势漫谈

以智能手机，平板电脑为代表的移动终端的迅速普及，推动了如MEMS加速度计和陀螺仪等运动传感器市场的爆发式增长。随着终端产品的功能越来越多，性能越来越强，新兴的MEMS器件将进一步推动整体MEMS市场在今后几年内的发展。作为MEMS加速度计和陀螺仪器件的领先厂商，来自ADI公司微机械产品线的高级应用工程师赵延辉受邀分享作为一名IC专家对现今MEMS传感器领域的看法。

赵延辉 ADI微机械产品线高级应用工程师

1.请问ADI如何看待2013年MEMS传感器市场的整体需求趋势?哪些新型MEMS器件会在2013年开始起量?主要由哪些因素驱动?

赵：2013年MEMS传感器市场的需求依然十分旺盛，这既有传统汽车和消费类市场的需求，也有新兴的工业、医疗、通信、测井、军工类的需求。随着人们对录音、视频通话等的质量要求越来越高，高信噪比的MEMS麦克风会用在越来越多的手机或平板电脑中。而室内导航应用会是促进新型MEMS气压计在2013起量的一个驱动因素。随着高温MEMS器件通过越来越多的客户验证，在测井等极端工作领域，也会看到越来越多的MEMS产品。

2.分立MEMS器件市场竞争激烈，很多厂商开始研发高附加值的MEMS组合传感器，2012年拥有组合传感器方案的厂商出货量增加明显，您认为2013年组合传感器市场占比有多大?组合传感器大规模应用还需解决哪些问题?

赵：MEMS组合传感器会节省一定的PCB板空间，同时降低成本，但该类器件的可靠性还需要长时间的验证，尤其是在产品跌落测试中。而且组合传感器应用起来也没有分离的方案灵活，所以预计在2013年初，分离传感器解决方案还应该占主导地位。当然，组合传感器是一个发展趋势，伴随着可靠性问题的解决和长时间的市场验证，组合传感器会在某些应用领域完全替代分离的解决方案。

3.对于MEMS传感器供应商而言，您认为在激烈竞争环境下保持市场领先的关键因素有哪些?

赵：20多年来，ADI公司一直是MEMS创新产品的领导者，凭借全面的解决方案、贴合用户需求的创新设计以及领先的工艺水准在激烈竞争环境下保持市场领先

全面的惯性检测解决方案

ADI提供全面的惯性检测解决方案，包括备受赞誉的iMEMS加速度计和陀螺仪、iSensor™ 智能传感器以及惯性测量单元(IMU)，大大简化了运动检测在工业、医疗、消费电子、通信和汽车等众多领域中的应用，深受全球的市场领先公司欢迎。

贴合用户需求的创新设计

很多应用对MEMS产品的需求已不是简单的运动检测，而是要求其在各种极端环境下有稳定、可靠、高精度的输出。这就对MEMS传感器中的机械设计、电子设计、封装设计等都提出了很高的要求。ADI一直关注这些客户需求，并持续引领在这些方面的设计创新。

领先的制造和工艺水准

MEMS产品从开发设计到批量生产，对制造和工艺提出了很高的要求，这包括光刻、外延、薄膜淀积、氧化、扩散、注入、溅射、蒸镀、刻蚀、划片和封装等。最大的挑战是如何保证量产中的良品率，杂质粘滞、氧化物残留、残余应力等影响，都会造成机械传感器失效。对于现已发布的产品，ADI已通过改进机械结构和制造流程，保证了产品的良品率，并在这个过程中积累了大量的设计经验。对于体积更小，功耗更低、噪声更小、封装更小、温漂更小，供电电压更低的器件，ADI还在持续改进制造和工艺，以满足这些需求。

4.除了智能手机，MEMS传感器市场整体上缺乏杀手级应用的拉动，您认为下一个杀手级应用会是什么?预计何时到来?

赵：物联网和家庭医疗会是即汽车和消费类应用领域后，又一个杀手级的应用，其潜在的市场和增长趋势会像今天的智能机一样。目前，该市场还缺乏统一的标准和客户的认知度，预计还需要2年左右的时间，才会起量。

5.2013年ADI将主推的MEMS方案有哪些?优势为何?

赵：ADIS16480是 ADI推出的10自由度高精度MEMS IMU，其中采用一种嵌入式传感器融合算法，可以为平台稳定、导航和仪器仪表应用提供高度精确的方向检测能力。ADIS16480 10自由度 MEMS IMU是ADI iSensor® MEMS IMU产品组合中的最新成员，在单个封装中集成了一个三轴陀螺仪、一个三轴加速度计、一个三轴磁力计、一个压力传感器和ADI的ADSP-BF512 Blackfin®处理器。凭借比竞争传感器宽6倍的330 MHz带宽，该器件有机地结合了ADI公司的高性能iMEMS® 技术和精密传感器信号处理技术，可以支持高度对齐(0.05度)和相位匹配轴，其非线性度居于行业领先水平，达0.01%。每个MEMS IMU都以独特方式经过工厂校准，大幅降低了开发和集成所需要的时间及相关风险，而且大幅降低了对热漂移的敏感度。ADIS16480采用一种扩展式卡尔曼滤波器(EKF)，可以持续融合传感器输入以提供高度精确的定位信息，同时与其他MEMS IMU相比，还能缩短设计时间、降低成本。在诸如军事和商业飞机导航、无人车辆、移动式平台定位和工业机器人等要求实时定位但却存在持续运动并且具有复杂、动态特点的系统中，这非常有用。

ADXL362是 ADI公司推出的业界功耗最低的MEMS加速度计。ADXL362是一款3轴数字MEMS加速度计，在运动检测唤醒模式下功耗仅为300 nA，与最接近的竞争传感器相比，相同模式下的功耗低60%。在全速测量模式下，数据速率为100 Hz时，ADXL362的功耗为2 μA，比相同频率下工作的竞争MEMS加速度计低80%。除了固有的低功耗工作特性，ADXL362 MEMS加速度计还有其他能够提高系统级功效的重要特性。ADXL362还内置增强型样本活动检测功能，可准确区分不同种类的运动。此特性可避免误检，防止传感器不必要地开启系统且缩短电池寿命。ADXL362可用作智能型、连续工作、运动激活开关的一部分。当配备唤醒状态输出引脚时，运动传感器可绕过处理器即时触发启动系统功能的开关，从而进一步降低系统功耗。极低的功耗使ADXL362适合从医疗保健到基础设施监控的各种极度注重电池寿命的应用，此类应用中更换电池可能不切实际或者对设备或操作人员有危险。

ADXL377是ADI推出的业界首款商用高量程三轴加速度计。ADXL377可测量±200 g满量程范围内且无信号饱和情况下由冲击和振动引起的高冲击事件的加速度。该测量范围与可连续捕捉冲击数据的模拟输出相结合，使ADXL377成为接触类运动的理想传感器，可通过检测冲击力来了解创伤性脑损伤(TBI)指标。ADXL377带宽为1600 Hz，也非常适合用于密切监控冲击水平的工业设备。ADI公司的新型三轴加速度计无需对准及放置正交传感器，可大大简化设计。电路板空间比需要多个单轴加速度计的典型解决方案缩小了多达5倍。