Globalpress電子峰會(huì)專輯：聚焦MEMS技術(shù)

21IC記者應(yīng)邀了參加了4月下旬在美國(guó)加州Santa Cruz召開的2010 Globalpress電子峰會(huì)，“Globalpress電子峰會(huì)專輯”將與大家分享我們?cè)诖舜畏鍟?huì)上了解到的行業(yè)動(dòng)態(tài)、最新趨勢(shì)和解決方案。

從胎壓監(jiān)測(cè)到麥克風(fēng)，從先進(jìn)的藥物分發(fā)系統(tǒng)到手機(jī)中的信號(hào)切換，MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。以全球第一大MEMS傳感器供應(yīng)商Bosch Sensortec公司為例。在其付運(yùn)的13億MEMS傳感器中，除了用于傳統(tǒng)的汽車電子領(lǐng)域，還有手機(jī)、PMP、游戲機(jī)、玩具等消費(fèi)電子產(chǎn)品中，例如大受歡迎的iPhone。此次峰會(huì)上，多家廠商都介紹了MEMS的最新產(chǎn)品技術(shù)和應(yīng)用趨勢(shì)。

微機(jī)電系統(tǒng)是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不僅能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令，還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部的指令采取行動(dòng)，具有微型化、智能化、多功能、高集成度和適于大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。

Bosch Sensortec被譽(yù)為站在巨人肩膀上的公司，他們對(duì)MEMS技術(shù)的開發(fā)擁有超過(guò)20年的歷史。該公司CEO Frank Melzer博士介紹：“在消費(fèi)電子中，加速度傳感器的應(yīng)用越來(lái)越普及，特別是手機(jī)和游戲應(yīng)用，未來(lái)有巨大的潛力”。

的確，來(lái)自Gartner的數(shù)據(jù)也顯示出，金融危機(jī)的影響過(guò)后，強(qiáng)勁的需求將使2010年半導(dǎo)體行業(yè)實(shí)現(xiàn)21.7%的高增長(zhǎng)，其中非光學(xué)傳感器呈現(xiàn)16.2%的健康增長(zhǎng)。

圖：Gartner預(yù)測(cè)2010年半導(dǎo)體行業(yè)營(yíng)收增長(zhǎng)達(dá)21.7%

Gartner調(diào)研總監(jiān)Stephan Ohr介紹：“包括汽車電子、通信和消費(fèi)電子在內(nèi)的多個(gè)行業(yè)中非光學(xué)傳感器的營(yíng)收都將在未來(lái)幾年穩(wěn)步增長(zhǎng)。汽車電子仍然是MEMS傳感器的第一大應(yīng)用領(lǐng)域，而手機(jī)和GPS中的轉(zhuǎn)速傳感器等也給消費(fèi)電子應(yīng)用帶來(lái)了相當(dāng)?shù)脑鲩L(zhǎng)。”

圖：Gartner預(yù)測(cè)非光學(xué)傳感器的營(yíng)收將穩(wěn)步增長(zhǎng)

“經(jīng)歷了傳統(tǒng)的汽車電子應(yīng)用、現(xiàn)在高速增長(zhǎng)的消費(fèi)電子應(yīng)用”，ADI公司副總裁Mark Martin表示：“MEMS傳感器將被另一個(gè)頗具潛力的市場(chǎng)——工業(yè)和醫(yī)療電子市場(chǎng)所采用。未來(lái)這一市場(chǎng)中，工廠自動(dòng)化、儀表和監(jiān)控、便攜醫(yī)療設(shè)備，以及導(dǎo)航系統(tǒng)都能看到MEMS傳感器的身影?！?/p>

除了傳感器，MEMS技術(shù)還被應(yīng)用在如振蕩器等其他電子產(chǎn)品中。

SiTime是一家專注于為時(shí)鐘市場(chǎng)提供100%全硅解決方案的模擬半導(dǎo)體公司，其產(chǎn)品組合包括高性能差分振蕩器、擴(kuò)頻振蕩器、壓控振蕩器和多組輸出式時(shí)鐘發(fā)生器。如下圖所示，這種全硅振蕩器具有模擬和MEMS兩個(gè)獨(dú)立的裸片。

圖：全硅振蕩器具有模擬和MEMS兩個(gè)獨(dú)立的裸片

和傳統(tǒng)的石英振蕩器相比，其MEMS振蕩器具有更好的EMI特性、穩(wěn)定性、可編程、集成度、可靠性，以及更低的成本和較短的供貨周期。對(duì)于小批量市場(chǎng)，MEMS振蕩器能滿足其對(duì)耐用性和可靠性的苛刻要求；對(duì)于消費(fèi)電子等大批量市場(chǎng)，MEMS振蕩器也能發(fā)揮其優(yōu)異的性能并保證在兩周以內(nèi)快速供貨。這一優(yōu)點(diǎn)得益于MEMS振蕩器采用全硅材料，而傳統(tǒng)的振蕩器需要較長(zhǎng)的時(shí)間處理石英材料，供貨周期往往要延長(zhǎng)到8～16周。

具有上述諸多優(yōu)勢(shì)，全硅振蕩器是不是能替代傳統(tǒng)的石英振蕩器呢？目前，SiTime的全硅振蕩器產(chǎn)品線已經(jīng)可以覆蓋800MHz以內(nèi)、10PPM以上的應(yīng)用，在穩(wěn)定性上超過(guò)了石英振蕩器。如下圖所示，和穩(wěn)定性隨頻率升高和下降的石英振蕩器相比，全硅振蕩器在整個(gè)頻率范圍內(nèi)均具有極高的穩(wěn)定性。

圖：不同于石英振蕩器，全硅振蕩器在整個(gè)頻率范圍內(nèi)均具有極高的穩(wěn)定性

當(dāng)記者問到，低于10PPM 的高穩(wěn)定性市場(chǎng)是否仍由集成溫度補(bǔ)償電路的TCXO主導(dǎo)時(shí)，SiTime市場(chǎng)副總裁Piyush Sevalia透露，高穩(wěn)定性的MEMS振蕩器已在研發(fā)之中，未來(lái)將推出穩(wěn)定性高達(dá)2.5PPM的新產(chǎn)品，不僅如此，他們還致力于研發(fā)穩(wěn)定性更高的恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO）。MEMS振蕩器合適能取代石英晶體呢？讓我們拭目以待。