[導(dǎo)讀]過去這幾年，微機電系統(tǒng)(MEMS)感測器逐漸滲透到消費性電子市場，被許多新應(yīng)用采用。消費性電子市場在尋找微型、低成本、低壓及低功耗的產(chǎn)品。因此，輕薄小巧且多功能整合的多軸感測器已成為消費性電子裝置的必備元件
過去這幾年，微機電系統(tǒng)(MEMS)感測器逐漸滲透到消費性電子市場，被許多新應(yīng)用采用。消費性電子市場在尋找微型、低成本、低壓及低功耗的產(chǎn)品。因此，輕薄小巧且多功能整合的多軸感測器已成為消費性電子裝置的必備元件。
微機電系統(tǒng)(MEMS)感測器深受動作、加速度、傾斜度及振動測量市場的歡迎。MEMS感測器是系統(tǒng)封裝(SiP)解決方案，擁有高分辨率、低功耗及精密尺寸等許多優(yōu)勢。
MEMS采用與矽晶片截然不同的技術(shù)。MEMS的核心元件沒有柵-漏-源三極(Gate-drain-source)而是一個全部由矽制成的微型機械結(jié)構(gòu)。一個典型的MEMS結(jié)構(gòu)包括移動質(zhì)塊、彈簧及阻尼器，工作原理與質(zhì)塊-彈簧模型大致相同。
消費化趨勢成形 MEMS應(yīng)用百花齊放
MEMS感測器可以為手機、MP3/MP4播放器、個人數(shù)位助理(PDA)或游戲機控制器增加直接人機互動介面，實現(xiàn)人的動作與內(nèi)建MEMS感測器裝置之間的互動。
在洗衣機或干衣機等家電設(shè)備中，MEMS加速度計還能用作振動偵測器，當機器內(nèi)的負荷失衡時，洗衣機就會警告用戶，防止機器出現(xiàn)故障或過量的耗損。
單軸和雙軸加速度計被廣泛用于汽車被動式安全系統(tǒng)，如正面安全氣囊和側(cè)面安全氣囊。加速度計和陀螺儀還被用于導(dǎo)航系統(tǒng)和主動式安全系統(tǒng)，如防鎖死煞車系統(tǒng)(ABS)和車輛動態(tài)控制系統(tǒng)(VDC)(圖1)。
圖1 汽車周邊元件商機迅速發(fā)酵，MEMS應(yīng)用需求水漲船高。
在過去這幾年，MEMS感測器逐漸出現(xiàn)消費化趨勢。MEMS感測器開始滲透到消費性電子市場，被許多新應(yīng)用采用。
消費性電子市場在尋找微型、低成本、低壓及低功耗的產(chǎn)品。輕薄小巧的設(shè)計是手機、MP3和MP4播放器及可攜式PC等電池供電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。而且，多軸感測器已成為消費性電子裝置的必備配置，讓消費者能夠從任何物理位置啟動任何功能。在可攜式產(chǎn)品中，并沒有固定的MEMS感測器應(yīng)用參考框架。
此外，消費性電子產(chǎn)品的生命周期越來越短，因此產(chǎn)品設(shè)計人員要求MEMS能夠快速且無縫地被整合到終端應(yīng)用中。
行動市場驅(qū)動 體感MEMS出頭天
處于MEMS技術(shù)發(fā)展的最前線的意法半導(dǎo)體(ST)開始在單一封裝內(nèi)整合如加速度計、陀螺儀、地磁計等多個感測器，這個解決方案可提升包括動作監(jiān)測在內(nèi)的各種應(yīng)用的功能性和性能表現(xiàn)。整合感測器可實現(xiàn)自主系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)，監(jiān)測特定條件并直接執(zhí)行相關(guān)功能操作，無需或只需用戶很小程度的介入。
在手機、游戲機、個人導(dǎo)航系統(tǒng)等可攜式行動裝置內(nèi)，一個能夠精確測量三個正交軸向角速率的感測器可實現(xiàn)360度角速率偵測，高精密度識別三維(3D)手勢和動作。此外，一個三軸加速度計配合一個陀螺儀，可讓設(shè)計人員研發(fā)慣性測量單元(IMU)，追蹤人體、汽車及其他物體的動作類型、速度及方向，并提供完整的相關(guān)訊息(圖2)。
圖2 智慧型手機、游戲機、行動裝置當紅，三軸加速度計和陀螺儀等感測元件前景可期。
意法半導(dǎo)體的加速度計內(nèi)建許多經(jīng)強化的功能，包括點一下和點兩下識別、動作偵測/喚醒、和4D/6D方向偵測。其他重要特性包括一個可編程的先進先出(FIFO)和兩個可編程的中斷訊號輸出接腳，以便向主處理器立即通知點一下/點兩下事件、動作偵測及新一代MEMS裝置需要的條件。
定址服務(wù)崛起 羅盤模組媲美GPS
透過整合羅盤模組以提供先進的定址服務(wù)(LBS)已在手機市場引發(fā)一場應(yīng)用革命。有了羅盤和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)功能后，消費者只要把手機指向附近服務(wù)設(shè)施，如酒店或商場，就能夠識別和搜索相關(guān)目標的訊息(圖3)。
圖3 定址服務(wù)后勢看漲，羅盤模組摩拳擦掌，可望攻占GPS應(yīng)用版圖。
結(jié)合動作偵測與磁力感應(yīng)的功能，可以在多方面提高行動用戶的使用體驗。應(yīng)用開發(fā)人員能夠解決在顯示螢?zāi)怀叽缬邢薜氖謾C或PDA上查看關(guān)于地圖的問題，他們把用戶目前位置放在地圖的底端，顯示螢?zāi)黄溆嗖糠謩t顯示前進方向（正上方）。當在沒有GPS訊號的情況下，用戶仍可獲得準確的路徑圖訊息，無論是透過開車或徒步。這個解決方案并可支援航位推算應(yīng)用，在沒有GPS衛(wèi)星訊號或GPS訊號很弱的建筑物內(nèi)或山區(qū)及森林提供個人步行導(dǎo)航功能。
意法半導(dǎo)體在LSM303DLH模組內(nèi)整合三軸數(shù)位加速度計和三軸數(shù)位地磁計。這款數(shù)位羅盤兼具高準確度、小尺寸、低功耗等多項優(yōu)點，能夠滿足市場對于先進導(dǎo)航功能及新興智慧型定位服務(wù)的日益成長的需求。這款高性能、擁有SiP數(shù)位羅盤采用Honeywell的磁阻技術(shù)，以加快先進電子羅盤功能在可攜式消費性電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，羅盤功能包括方位查找、地圖/顯示方位、定址服務(wù)及個人步行航位推算。該產(chǎn)品的線性加速度測量范圍是±2/±4/±8g，磁場強度測量范圍從±1.3～±8高斯，用戶可以針對這兩個量程自由選擇。
許多技術(shù)和商業(yè)專業(yè)人員認為無線感測網(wǎng)路、家用型機器人、智慧型藥盒及實驗室晶片將推動下一波MEMS產(chǎn)品的市場成長。例如用于個人化醫(yī)藥研發(fā)的實驗室晶片及由五節(jié)點無線壓力感測器網(wǎng)路組成的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。
意法半導(dǎo)體的MEMS專業(yè)人員目前正在傾力研發(fā)智慧型感測器。這些智慧型感測器在單一封裝內(nèi)整合MEMS元件和處理器，毋須透過主處理器便可獨立執(zhí)行感測器演算法，從而降低系統(tǒng)級功耗，這對耗電量極大的手持裝置具有重要意義。
(本文作者任職于意法半導(dǎo)體)
微機電系統(tǒng)(MEMS)感測器深受動作、加速度、傾斜度及振動測量市場的歡迎。MEMS感測器是系統(tǒng)封裝(SiP)解決方案，擁有高分辨率、低功耗及精密尺寸等許多優(yōu)勢。
MEMS采用與矽晶片截然不同的技術(shù)。MEMS的核心元件沒有柵-漏-源三極(Gate-drain-source)而是一個全部由矽制成的微型機械結(jié)構(gòu)。一個典型的MEMS結(jié)構(gòu)包括移動質(zhì)塊、彈簧及阻尼器，工作原理與質(zhì)塊-彈簧模型大致相同。
消費化趨勢成形 MEMS應(yīng)用百花齊放
MEMS感測器可以為手機、MP3/MP4播放器、個人數(shù)位助理(PDA)或游戲機控制器增加直接人機互動介面，實現(xiàn)人的動作與內(nèi)建MEMS感測器裝置之間的互動。
在洗衣機或干衣機等家電設(shè)備中，MEMS加速度計還能用作振動偵測器，當機器內(nèi)的負荷失衡時，洗衣機就會警告用戶，防止機器出現(xiàn)故障或過量的耗損。
單軸和雙軸加速度計被廣泛用于汽車被動式安全系統(tǒng)，如正面安全氣囊和側(cè)面安全氣囊。加速度計和陀螺儀還被用于導(dǎo)航系統(tǒng)和主動式安全系統(tǒng)，如防鎖死煞車系統(tǒng)(ABS)和車輛動態(tài)控制系統(tǒng)(VDC)(圖1)。
圖1 汽車周邊元件商機迅速發(fā)酵，MEMS應(yīng)用需求水漲船高。
在過去這幾年，MEMS感測器逐漸出現(xiàn)消費化趨勢。MEMS感測器開始滲透到消費性電子市場，被許多新應(yīng)用采用。
消費性電子市場在尋找微型、低成本、低壓及低功耗的產(chǎn)品。輕薄小巧的設(shè)計是手機、MP3和MP4播放器及可攜式PC等電池供電產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。而且，多軸感測器已成為消費性電子裝置的必備配置，讓消費者能夠從任何物理位置啟動任何功能。在可攜式產(chǎn)品中，并沒有固定的MEMS感測器應(yīng)用參考框架。
此外，消費性電子產(chǎn)品的生命周期越來越短，因此產(chǎn)品設(shè)計人員要求MEMS能夠快速且無縫地被整合到終端應(yīng)用中。
行動市場驅(qū)動 體感MEMS出頭天
處于MEMS技術(shù)發(fā)展的最前線的意法半導(dǎo)體(ST)開始在單一封裝內(nèi)整合如加速度計、陀螺儀、地磁計等多個感測器，這個解決方案可提升包括動作監(jiān)測在內(nèi)的各種應(yīng)用的功能性和性能表現(xiàn)。整合感測器可實現(xiàn)自主系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)，監(jiān)測特定條件并直接執(zhí)行相關(guān)功能操作，無需或只需用戶很小程度的介入。
在手機、游戲機、個人導(dǎo)航系統(tǒng)等可攜式行動裝置內(nèi)，一個能夠精確測量三個正交軸向角速率的感測器可實現(xiàn)360度角速率偵測，高精密度識別三維(3D)手勢和動作。此外，一個三軸加速度計配合一個陀螺儀，可讓設(shè)計人員研發(fā)慣性測量單元(IMU)，追蹤人體、汽車及其他物體的動作類型、速度及方向，并提供完整的相關(guān)訊息(圖2)。
圖2 智慧型手機、游戲機、行動裝置當紅，三軸加速度計和陀螺儀等感測元件前景可期。
意法半導(dǎo)體的加速度計內(nèi)建許多經(jīng)強化的功能，包括點一下和點兩下識別、動作偵測/喚醒、和4D/6D方向偵測。其他重要特性包括一個可編程的先進先出(FIFO)和兩個可編程的中斷訊號輸出接腳，以便向主處理器立即通知點一下/點兩下事件、動作偵測及新一代MEMS裝置需要的條件。
定址服務(wù)崛起 羅盤模組媲美GPS
透過整合羅盤模組以提供先進的定址服務(wù)(LBS)已在手機市場引發(fā)一場應(yīng)用革命。有了羅盤和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)功能后，消費者只要把手機指向附近服務(wù)設(shè)施，如酒店或商場，就能夠識別和搜索相關(guān)目標的訊息(圖3)。
圖3 定址服務(wù)后勢看漲，羅盤模組摩拳擦掌，可望攻占GPS應(yīng)用版圖。
結(jié)合動作偵測與磁力感應(yīng)的功能，可以在多方面提高行動用戶的使用體驗。應(yīng)用開發(fā)人員能夠解決在顯示螢?zāi)怀叽缬邢薜氖謾C或PDA上查看關(guān)于地圖的問題，他們把用戶目前位置放在地圖的底端，顯示螢?zāi)黄溆嗖糠謩t顯示前進方向（正上方）。當在沒有GPS訊號的情況下，用戶仍可獲得準確的路徑圖訊息，無論是透過開車或徒步。這個解決方案并可支援航位推算應(yīng)用，在沒有GPS衛(wèi)星訊號或GPS訊號很弱的建筑物內(nèi)或山區(qū)及森林提供個人步行導(dǎo)航功能。
意法半導(dǎo)體在LSM303DLH模組內(nèi)整合三軸數(shù)位加速度計和三軸數(shù)位地磁計。這款數(shù)位羅盤兼具高準確度、小尺寸、低功耗等多項優(yōu)點，能夠滿足市場對于先進導(dǎo)航功能及新興智慧型定位服務(wù)的日益成長的需求。這款高性能、擁有SiP數(shù)位羅盤采用Honeywell的磁阻技術(shù)，以加快先進電子羅盤功能在可攜式消費性電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，羅盤功能包括方位查找、地圖/顯示方位、定址服務(wù)及個人步行航位推算。該產(chǎn)品的線性加速度測量范圍是±2/±4/±8g，磁場強度測量范圍從±1.3～±8高斯，用戶可以針對這兩個量程自由選擇。
許多技術(shù)和商業(yè)專業(yè)人員認為無線感測網(wǎng)路、家用型機器人、智慧型藥盒及實驗室晶片將推動下一波MEMS產(chǎn)品的市場成長。例如用于個人化醫(yī)藥研發(fā)的實驗室晶片及由五節(jié)點無線壓力感測器網(wǎng)路組成的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。
意法半導(dǎo)體的MEMS專業(yè)人員目前正在傾力研發(fā)智慧型感測器。這些智慧型感測器在單一封裝內(nèi)整合MEMS元件和處理器，毋須透過主處理器便可獨立執(zhí)行感測器演算法，從而降低系統(tǒng)級功耗，這對耗電量極大的手持裝置具有重要意義。
(本文作者任職于意法半導(dǎo)體)
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