Sensor Hub和微投影成为移动MEMS新商机

行动装置抢搭多轴感测功能已成“疯”潮，MEMS元件制造商也把握市场良机，强推Sensor Hub单晶片，以提高感测精准度并降低系统功耗。此外，手机品牌厂为赋予产品新价值，将于今年MWC展大秀MEMS微投影手机，亦吸引MEMS元件商积极卡位。

苹果(Apple)、三星(Samsung)最新一代机皇，均已搭载六轴以上微机电系统(MEMS)感测器，借以支援更强大的动作感测功能。在这两大行动装置品牌厂带动下，其他手机制造商也开始扩大导入MEMS元件，刺激市场需求高涨。 然而，行动装置设计空间锱铢必较，导入多轴MEMS感测器不仅为产品轻薄​​度带来艰难考验，对原始设备制造商(OEM)来说，如何确保多元感测器共同运作的精准度，并改善系统零组件之间的电磁干扰(EMI)及整体功耗问题亦迫在眉睫。

为突破技术桎梏，意法半导体(ST)、应美盛(InvenSense)正积极整合MEMS与微控制器(MCU)，进一步打造Sensor Hub单晶片;此举不仅能大幅提高感测器的精准度，所有感测到的资讯也不须完全经由高耗电的应用处理器运算，从而扩增行动装置感测功能，同时还能压低系统成本与功耗。

Sensor Hub其实是一种智慧型感测器资讯处理架构，透过在系统中加装一颗32位元微控制器，执掌感测器资讯运算;并导入Sensor Fusion软体负责加速度计、陀螺仪、压力计和磁力计等MEMS元件的资讯校正与转换，从而优化多轴MEMS感测机制的精准度，同时也减轻系统主处理器工作负担。现阶段，微软(Microsoft)已将Sensor Hub列入Windows 8作业系统的标准支援功能(图1)。

意法半导体资深技术行销经理郁正德 表示，为进一步强化Sensor Hub功能性，MEMS厂更致力朝高整合方向发展，将微控制器与MEMS元件封装成一颗单晶片，助力行动装置业者简化系统复杂度，并加速开发搭载多轴MEMS感测器的产品。郁正德指出，意法半导体同时拥有微控制器与MEMS技术，因此发展Sensor Hub单晶片的进度超前其他竞争对手，预计将在2013年第一季发布整合安谋国际(ARM)Cortex-M0核心及加速度计的Sensor Hub单晶片，强攻智慧型手机、平板与可携式电子装置市场。 由于Cortex-M0是业界公认功耗表现出色、效能也够水准的微控制器核心，经由意法半导体的Multi-chip封装技术与加速度计结合，即可独立运算感测资讯，避免动用耗电量惊人的应用处理器，达成行动装置多功能、低功耗设计要求。

无独有偶，应美盛近来也透过与德州仪器(TI)合作，加码研发Sensor Hub单晶片。据了解，应美盛以往侧重Sensor Fusion技术，利用软体机制转换各种MEMS元件收集到的物理资讯，再配合旗下的数位运动感测处理器(DMP)做初步汇整，但主要运算仍由系统主处理器担纲。此举虽能提升多元感测器精确性，却增加系统复杂度，对功耗带来更多影响;因此，应美盛已逐渐改用Sensor Hub架构。

郁正德更透露，Google在Android 4.0以后的版本，均已内建类似Sensor Fusion功能的软体机制，强化各种感测器资讯演算与校正，为其品牌合作伙伴做足准备;也因此，MEMS厂将陆续转攻Sensor Hub，在硬体层面下更多功夫，借以赢得行动装置业者青睐。 除 扩充动作感测功能外，多家手机大厂亦正着手布局MEMS雷射微投影方案，并计划在2013年全球行动通讯大会(MWC)中，大举展出内嵌MEMS微投影功能的样品智慧型手机，为旗下产品创造新话题。

MEMS扫描晶片就位微投影手机MWC齐发

在MEMS晶片商与光学组装厂全力冲刺下，新一代内嵌式MEMS雷射微投影机的光学扫描晶片，可望于2013年导入量产;同时，光机引擎组装技术也将更趋成熟，包括解析度、亮度及尺寸规格均全面升级，因而已吸引多家一线智慧型手机品牌厂，争相导入产品设计。

先进微系统总经理洪昌黎 表示，该公司已小量出货MEMS扫描晶片，用于开发单机或行动装置外挂式MEMS雷射微投影机;预计2013年第三季将进一步量产内嵌式MEMS雷射微投影扫描晶片，并搭配专用影像处理器，提供完整的晶片组解决方案，以打造解析度720p以上、体积2立方公分(cm3)以下、亮度20?25流明(lm)且功耗仅1.2?1.5瓦(W)的内嵌式MEMS微投影光机，争取行动装置内建商机。

至于意法半导体在2012年购并bTendo，补强雷射投影光机技术后，亦进一步揭橥MEMS扫描晶片发展蓝图。该公司运用独家Flying Spot内嵌式微投影设计架构，亦已打造一款特定应用积体电路(ASIC)并推出参考设计，以减轻系统厂研发负担。意法半导体技术行销经理王嘉瑜指出，2013年第三季，意法半导体还将发布升级方案，除解析度将扩增至1,080p、亮度达25流明外，光机尺寸亦将缩减至1.5立方公分、高度5毫米(mm)以下，让行动装置开发商拥有更多设计空间。

随着晶片与光机引擎技术到位，一线手机品牌厂也紧锣密鼓投入产品设计;其中尤以日本、韩国及中国大陆业者最为积极，已初步规画在2013年MWC展会中，大秀内建MEMS微投影功能的手机。洪昌黎不讳言，目前确实有不少手机OEM开出内嵌式微投影规格，因而吸引许多MEMS扫描晶片商积极抢单，甚至有两家中国大陆新进业者也跃跃欲试。

为卡位先期市场，先进微系统正逐步扩充晶片产能，并加紧部署内嵌式MEMS扫描镜(Scanning Mirror)、驱动IC及光机设计专利备战。洪昌黎分析，行动装置萤幕解析度不断攀升，且对轻薄度与功耗要求甚为严格，将为内嵌式MEMS雷射微投影机带来诸多挑战，包括MEMS扫描晶片性能、光机尺寸和每瓦流明表现等，皆是技术突破重点与决胜关键，因此须及早展开专利布局。

在微缩光机尺寸上，先进微系统采用独家单片二维MEMS扫描镜技术，可较大多数市场竞争对手选用两片MEMS扫描镜，分别负责X、Y轴画素撷取的方案，节省更多设计空间。 洪昌黎强调，单片方案亦有助实现MEMS微投影机内部晶片迈向高整合;该公司已计划在2014年以互补式金属氧化物半导体(CMOS)/MEMS晶圆级封装技术，整并MEMS扫描晶片与驱动IC成为一颗单晶片，届时，光机尺寸将显著下降。

高价/影像失真难解内嵌微投影普及非易事

尽管内嵌式MEMS雷射微投影技术迭有突破，然而，其晶片与模组价格偏高问题却如芒刺在背，短期内恐难有商用手机上市。王嘉瑜不讳言，由于绿光雷射产能不足，多半业者仍以额外导入RGB调光机制的方式实现绿光，导致占整个内嵌式微投影成本约50%的光机无法降价，连带影响整个模组价格上看30?40美元，将影响手机内嵌微投影的发展速度。 此外，雷射光束与MEMS扫描镜之间的光源反射与折射难以避免，也将产生影像失真问题，须引进更多高频控制元件或多种光学补偿技术改善，垫高微投影技术投资成本。

因此，洪昌黎认为，2013上半年厂商将以推出单机或手机外挂式MEMS微投影产品为主，并进一步开发内建该功能的样品手机;待下半年MEMS微投影技术更成熟且发展出规​​模经济后，整体内嵌式MEMS雷射微投影的出货量才会逐渐提高。