MEMS的全稱是Micro- Electro Mechanical System,簡稱為微機電系統(tǒng),是在芯片上將微機械與微電路包括集微型傳感器、執(zhí)行器、機械結(jié)構(gòu)、電源能源、信號處理、控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等集成一體的微米/納米級系統(tǒng)。通俗的說,MEMS工藝是通過微型傳統(tǒng)機械系統(tǒng)的部件,采用半導(dǎo)體加工技術(shù)把微型機械系統(tǒng)與集成電路固定在硅晶圓上,接著按照應(yīng)用場景的變化采用特殊定制的封裝形式,最后經(jīng)過切割組裝形成硅基換能器。與傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)比較,微機電系統(tǒng)具有很多競爭優(yōu)勢,包括微型化、成本低、功耗低、重量低、功能多等,能夠采用微納加工工藝進行批量制造、封裝和測試。
完整的MEMS是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理和控制電路、通訊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(biāo)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),集成于大尺寸系統(tǒng)中,從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動化、智能化和可靠性水平。
沿著系統(tǒng)及產(chǎn)品小型化、智能化、集成化的發(fā)展方向,可以預(yù)見:MEMS會給人類社會帶來另一次技術(shù)革命,它將對21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)方式和人類生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生深遠影響,是關(guān)系到國家科技發(fā)展、國防安全和經(jīng)濟繁榮的一項關(guān)鍵技術(shù)。
為游戲應(yīng)用提供更佳的控制能力
在改善電子游戲的體驗方面,MEMS加速度計還能提供運動和傾斜檢測。這些游戲可以在多種平臺上運行——包括Microsoft Xbox、Sony的Playstation、Nintendo GameCube等游戲機和Nintendo GameBoy、Palm或Pocket PC PDA等手持式裝置,以及其它膝上型和桌上型電腦,改善控制盤和操縱桿的傾斜及運動敏感功能。
該功能讓用戶沉浸在游戲之中,體驗其中的樂趣。特別是玩飛行模擬類游戲時,用戶需要讓游戲控制盤或者操縱桿傾斜來使飛機轉(zhuǎn)彎——無論是操控螺旋槳式飛機還是噴氣式戰(zhàn)斗機,大多數(shù)用戶在完成大斜度轉(zhuǎn)彎時都會出現(xiàn)整個身體都傾斜的現(xiàn)象,這讓他們產(chǎn)生更為身臨其境的感覺。
提高手機拍照穩(wěn)定性
在MEMS Drive出現(xiàn)之前,手機攝像頭主要由音圈馬達移動鏡頭組的方式實現(xiàn)防抖(簡稱鏡頭防抖技術(shù)),受到很大的局限。而另一個在市場上較高端的防抖技術(shù):多軸防抖,則是利用移動圖像傳感器(Image Sensor)補償抖動,但由于這個技術(shù)體積龐大、耗電量超出手機載荷,一直無法在手機上應(yīng)用。
憑著微機電在體積和功耗上的突破,最新技術(shù)MEMS Drive類似一張貼在圖像傳感器背面的平面馬達,帶動圖像傳感器在三個旋轉(zhuǎn)軸移動。MEMS Drive 的防抖技術(shù)是透過陀螺儀感知拍照過程中的瞬間抖動,依靠精密算法,計算出馬達應(yīng)做的移動幅度并做出快速補償。這一系列動作都要在百分之一秒內(nèi)做完,你得到的圖像才不會因為抖動模糊掉。
運動追蹤系統(tǒng)
在運動員的日常訓(xùn)練中,MEMS傳感器可以用來進行3D人體運動測量,對每一個動作進行記錄,教練們對結(jié)果分析,反復(fù)比較,以便提高運動員的成績。隨著MEMS技術(shù)的進一步發(fā)展,MEMS傳感器的價格也會隨著降低,這在大眾健身房中也可以廣泛應(yīng)用。
在滑雪方面,3D運動追蹤中的壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀以及GPS可以讓使用者獲得極精確的觀察能力,除了可提供滑雪板的移動數(shù)據(jù)外,還可以記錄使用者的位置和距離。在沖浪方面也是如此,安裝在沖浪板上的3D運動追蹤,可以記錄海浪高度、速度、沖浪時間、漿板距離、水溫以及消耗的熱量等信息。
自動駕駛應(yīng)用
自動駕駛技術(shù)的興起進一步推動MEMS傳感器進入汽車。
GPS接收器雖然可以計算自己的位置和速度,但在GPS信號較差的地方(地下車庫、隧道),當(dāng)信號受到干擾時,會影響汽車的導(dǎo)航,這對自動駕駛來說是一個致命的缺陷。 使用MEMS陀螺儀和加速度計獲取速度和位置(角速度和角位置),將車輛的任何細(xì)微運動和傾斜姿態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并通過總線傳輸?shù)杰囕d計算機。 即使在最快的車速下,MEMS 的精度和響應(yīng)速度也能適應(yīng)。得益于硅體微加工、晶圓鍵合等技術(shù)的發(fā)展,精度已升至0.01。
隨著MEMS價值得到證明,越來越多的消費類電子產(chǎn)品制造商采用這項技術(shù)。蜂窩式器件的制造商也已經(jīng)象游戲業(yè)一樣意識到了它的重要性,特別是開發(fā)無線產(chǎn)品的廠商。隨著手持式市場繼續(xù)獲得爆炸性增長,低成本將成為其成功的推動因素,而該增長可以通過MEMS技術(shù)的利用來獲得。