Howard Wisniowski：ADI的第三次MEMS革命

      熟悉ADI的人都知道，在車用MEMS領(lǐng)域，ADI有著經(jīng)典的成功案例，也曾被收錄進(jìn)MBA教程。如今，借由正熱播的愛麗絲及鋼鐵俠，ADI高調(diào)宣布其MEMS技術(shù)已成功進(jìn)入了好萊塢，標(biāo)志著第三次MEMS革命的帷幕即將拉開。我們也很想聽聽ADI是如何解讀此次合作的。以下是EEWORLD專訪ADI MEMS市場應(yīng)用經(jīng)理Howard Wisniowski的采訪實(shí)錄，通過Xsens，我們可以發(fā)現(xiàn)，iPhone 4用到的MEMS太“小兒科”了。

      1.能否簡要談一下和Xsens Technologies 的合作歷史，當(dāng)時(shí)的合作背景是什么？第一個(gè)產(chǎn)品又是什么？

      受早期運(yùn)動(dòng)傳感器技術(shù)在運(yùn)動(dòng)員成績測量領(lǐng)域表現(xiàn)和市場潛力的鼓舞，Xsens創(chuàng)始人創(chuàng)立了這家公司，目前已成長為基于運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品的領(lǐng)先開發(fā)商，涉足工業(yè)、醫(yī)療、娛樂等諸多行業(yè)。ADI與Xsens于8年前開始合作時(shí)，最初開發(fā)MVN套件的目的是提供一種完全活動(dòng)式測量系統(tǒng)，以便超越傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)捕獲實(shí)驗(yàn)室的界限廣泛使用。之后，由于MVN套件支持實(shí)時(shí)測量過程中使用受測對象的某些特征，因而可以很快調(diào)整用于生物力學(xué)研究、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、康復(fù)和人體工學(xué)研究。合身的輕質(zhì)MVN套件配有17個(gè)分布式運(yùn)動(dòng)跟蹤器，包含用于數(shù)字信號處理(DSP)的ADI Blackfin?處理器和總共85個(gè)高性能ADI iMEMS?運(yùn)動(dòng)傳感器。如今，無攝像機(jī)的MVN運(yùn)動(dòng)捕獲套件可以用于室內(nèi)或室外，為制片商捕獲全身人體運(yùn)動(dòng)提供了一種簡單易用的高性價(jià)比系統(tǒng)。

      2.Xsens為什么會選擇ADI作為其器件供應(yīng)商？

      之所以選擇ADI公司的iMEMS?加速度計(jì)和陀螺儀，是因?yàn)槠淠芴峁I(yè)界最精確的運(yùn)動(dòng)測量，而且還具有最小的尺寸、最低的功耗和最高的性價(jià)比。ADI公司的Blackfin?處理器也因?yàn)橐子谑褂枚羞x。

      3.此次合作，對于ADI或整個(gè)MEMS產(chǎn)品來說，有什么意義？

      Xsens MVN運(yùn)動(dòng)捕獲套件代表了新一波應(yīng)用浪潮，新興的工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用都需要高性能MEMS慣性傳感器，這些應(yīng)用不僅要求具備MEMS專業(yè)技術(shù)，而且還需要高性能信號處理專業(yè)技術(shù)，ADI公司就擁有這些技術(shù)優(yōu)勢。借助20余年的MEMS經(jīng)驗(yàn)和45年的高性能信號處理經(jīng)驗(yàn)，ADI公司在這兩個(gè)領(lǐng)域均居領(lǐng)先地位。

      4.在合作過程中，ADI除提供器件外，還為Xsens提供了哪些支持。

      ADI公司MEMS應(yīng)用工程師發(fā)揮了重要作用，他們協(xié)助Xsens工程師了解iMEMS運(yùn)動(dòng)傳感器的潛力，以及如何與Xsens的專有傳感器融合算法配合使用，將MVN套件的運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)與先進(jìn)的生物力學(xué)模型合成，進(jìn)而將全身運(yùn)動(dòng)捕獲輸出。

      5.能否簡要介紹下該系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要解決的難點(diǎn)有哪些？ADI是采用什么方式解決的？

      慣性產(chǎn)品
高g加速度計(jì)       低g加速度計(jì)     角速率陀螺儀    iSensor?多傳感器解決方案
單軸                    單軸               ±50度/秒         6自由度慣性測量單元
雙軸                    雙軸               ±80度/秒
振動(dòng)傳感器           三軸               ±150度/秒
                                               ±350度/秒
                                               ±300度/秒
                                               可編程度/秒慣性產(chǎn)品
      非慣性產(chǎn)品
MEMS模擬和數(shù)字麥克風(fēng)

      面對的挑戰(zhàn)涉及系統(tǒng)級設(shè)計(jì)、分析、測試、嵌入式軟件開發(fā)、電源管理技術(shù)，以及優(yōu)化解決方案所需的許多其它要素（恕難一一列舉）。傳感器元件（如單軸、雙軸、三軸、陀螺儀元件等）非常復(fù)雜，必須具備精深的系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)知識才能獲得所需的性能。 

      6.ADI 公司 MEMS 和傳感器部副總裁 Mark Martin說過，目前正在進(jìn)行著第三次MEMS產(chǎn)業(yè)的革命，請問您對這次革命的理解是什么？

      在上世紀(jì)90年代早期，MEMS設(shè)計(jì)迎來了第一次浪潮——汽車安全氣囊系統(tǒng)開始大量采用MEMS加速度計(jì)。當(dāng)時(shí)MEMS供應(yīng)商掌握了大規(guī)模生產(chǎn)加速度計(jì)的技術(shù)，并能夠滿足汽車行業(yè)的質(zhì)量和可靠性標(biāo)準(zhǔn)，因此OEM得以降低成本，安全氣囊電子裝置成本從數(shù)百美元降至30美元以下。

      MEMS器件雖然具有極高的使用價(jià)值（對于安全氣囊系統(tǒng)至關(guān)重要），但認(rèn)知度很低，大多數(shù)人根本不了解MEMS傳感器是什么，它能做什么，甚至不知道它已用于汽車安全氣囊系統(tǒng)。 [!--empirenews.page--]

      在隨后的10年中，MEMS傳感器的消費(fèi)趨勢推動(dòng)了MEMS技術(shù)的第二次應(yīng)用浪潮，游戲和便攜手持式OEM紛紛根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)開發(fā)創(chuàng)新式用戶界面。MEMS認(rèn)知度因此大幅提高。成千上萬的人意識到MEMS運(yùn)動(dòng)檢測的潛力，MEMS所實(shí)現(xiàn)的功能更多地被視為“有趣”或“時(shí)尚”，而不是“至關(guān)重要”。

      MEMS應(yīng)用的第三次浪潮正在襲來，在未來的10年中，它可能發(fā)展成最大的一次浪潮?，F(xiàn)在，MEMS傳感器供應(yīng)商已經(jīng)沖破了可靠性、成本和大規(guī)模生產(chǎn)的障礙，先進(jìn)的高性能MEMS加速度計(jì)和陀螺儀有望在許多新的應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手。對更高性能的需求推動(dòng)了MEMS傳感器的進(jìn)步，現(xiàn)在它已能夠滿足各種各樣的要求，包括至關(guān)重要的系統(tǒng)性能參數(shù)，增強(qiáng)安全性和可靠性，支持工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用中的高精度測量和診斷，例如機(jī)器人、機(jī)器健康監(jiān)控和超聲系統(tǒng)等便攜式醫(yī)療設(shè)備。此外，本身是視頻游戲玩家和手機(jī)用戶的設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在能夠更好地理解MEMS運(yùn)動(dòng)檢測的潛力，并開始將這種價(jià)值融入自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，以改善系統(tǒng)性能，減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間，提高運(yùn)行效率。

      7.Mark Martin同時(shí)強(qiáng)調(diào)，在這次革命中，最重要的是創(chuàng)新型應(yīng)用，那么您認(rèn)為MEMS廠商將如何引領(lǐng)終端應(yīng)用的創(chuàng)新？

      為了實(shí)現(xiàn)新興的工業(yè)和醫(yī)療創(chuàng)新應(yīng)用所要求的高性能，不僅需要MEMS專業(yè)技術(shù)，而且需要高性能信號處理專業(yè)技術(shù)。它還需要我們從更廣闊的角度去看，超越分立的運(yùn)動(dòng)傳感器，將多個(gè)傳感器，如陀螺儀和低g加速度計(jì)等，集成為一個(gè)器件。大多數(shù)情況下，所需的核心器件已經(jīng)存在。面臨的挑戰(zhàn)主要是系統(tǒng)級設(shè)計(jì)、分析、測試、嵌入式軟件開發(fā)、電源管理技術(shù)，以及優(yōu)化解決方案所需要的許多其它要素。不同類型的傳感器（如慣性、溫度、壓力、磁性、生物辨識等）錯(cuò)綜復(fù)雜，必須具備精深的系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)知識才能獲得所需的性能。在未來10年中，MEMS供應(yīng)商必須優(yōu)化MEMS傳感器設(shè)計(jì)，提供更強(qiáng)大的功能，提高效率，縮小尺寸并降低整體成本；這將最終決定MEMS運(yùn)動(dòng)檢測的發(fā)展和應(yīng)用步伐。

      8.您能否預(yù)測下這次革命下最終贏家將會是哪類廠商？他們會有什么樣的共同點(diǎn)？

      要在MEMS傳感器第三波應(yīng)用浪潮中勝出，供應(yīng)商必須應(yīng)對更多要求，而不是只關(guān)注基本運(yùn)動(dòng)檢測或新穎的  功能。更高性能的新型MEMS傳感器要求包括： 

至關(guān)重要的系統(tǒng)性能參數(shù) 
增強(qiáng)安全或可靠性
高精度測量和診斷 

      新型MEMS傳感器設(shè)計(jì)還必須能在所有條件下，包括在惡劣的沖擊、振動(dòng)和溫度條件下，保持靈敏度、噪聲和零點(diǎn)精度等關(guān)鍵特性。此外，這些設(shè)計(jì)必須提供有價(jià)值的系統(tǒng)性能改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)提高效率（過程自動(dòng)化）、減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間及其它可觀的好處。