MEMS（微機電系統(tǒng)）整合了電子技術(shù)與機械結(jié)構(gòu)的綜合優(yōu)勢，利用硅材料的機械特性和半導(dǎo)體制程實現(xiàn)較低的成本和較高的產(chǎn)量。MEMS領(lǐng)域的代表廠商意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）通過陀螺儀、MEMS麥克風(fēng)、磁傳感器等產(chǎn)品為多個細分市場提供高性能技術(shù)方案；最新的iNEMO系列多傳感器慣性測量單元（IMU）進一步擴展了產(chǎn)品線及潛在市場，使其成為“一站式“MEMS器件提供商。
iNEMO：“一站式”智能傳感方案
將不同的傳感器集成，并賦予數(shù)據(jù)處理功能已成為目前的主要技術(shù)趨勢之一。意法半導(dǎo)體近日推出的iNEMO方案整合了傳感器、數(shù)據(jù)處理能力，和數(shù)據(jù)傳輸功能。首款iNEMO模塊STEVAL-MKI062V1集成了6個不同的傳感器和一個32位微控器（MCU）；最新產(chǎn)品（v2）又添加了復(fù)雜的傳感器融合算法 - “姿態(tài)方向參考系統(tǒng)（AHRS）”，用于提供動靜態(tài)方向和慣性測量功能；該算法由STM32微控器負責(zé)。
圖1，iNEMO方案
意法半導(dǎo)體產(chǎn)品部門副總裁，兼MEMS、傳感器和高性能模擬器件產(chǎn)品部總經(jīng)理Benedetto Vigna先生透露，目前意法半導(dǎo)體的陀螺儀、磁力傳感器、加速計等產(chǎn)品會在未來一兩年內(nèi)在尺寸和智能性上有更大突破，如推出超低功耗方案和增加先進的數(shù)字處理能力；再下一步的重點是這些傳感器的集成解決方案。
圖2，意法半導(dǎo)體產(chǎn)品部門副總裁，兼MEMS、傳感器和高性能模擬器件產(chǎn)品部總經(jīng)理Benedetto Vigna
意法半導(dǎo)體模擬、功率及微機電系統(tǒng)事業(yè)部市場經(jīng)理吳衛(wèi)東認為，多傳感器集成是MEMS傳感器產(chǎn)品的發(fā)展方向，但由于不同的MEMS器件制程工藝不同，可能更多地采用封裝的方式。此外，集成微控器可使傳感方案獲得一部分數(shù)據(jù)處理的能力，由此緩解主處理器的負擔(dān)；隨著市場對感知能力的要求越來越復(fù)雜，這種能力將可能變得非常重要。
圖3，意法半導(dǎo)體公司模擬、功率及微機電系統(tǒng)事業(yè)部市場經(jīng)理吳衛(wèi)東
“憑借在傳感器與應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)知識及可擴展的制造能力，尤其在封裝與測試方面，意法半導(dǎo)體的iNEMO可以在單一封裝內(nèi)提供整合各種不同元器件的完整系統(tǒng)解決方案”，Benedetto Vigna還表示，將多個傳感器整合到單一封裝內(nèi)，除了因為元件數(shù)量的減少而實現(xiàn)更小的體積及成本的降低外，客戶還可獲得更短的設(shè)計周期、更高的可靠性和感測自由度。iNEMO把各種運動、磁性、壓力和溫度傳感器與32位控制器整合在單封裝內(nèi)，是意法半導(dǎo)體提供“一站式”MEMS器件方案的標志性產(chǎn)品，證明我們在為市場提供所需的傳感器和信號處理功能方面處于業(yè)界領(lǐng)先水平。
iNEMO平臺在物聯(lián)網(wǎng)與其它市場的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng) / M2M有望成為傳感器整合方案的目標市場之一。Benedetto Vigna說，我們確信物聯(lián)網(wǎng)會給MEMS傳感器市場帶來很多商機，智能傳感器則是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)概念的關(guān)鍵技術(shù)。
他表示，傳感器是連接冰冷的電子虛擬世界與充滿活力和熱情的人類世界的橋梁。智能傳感器iNEMO整合了傳感器、信號處理和低功耗射頻數(shù)據(jù)傳輸三大功能，超越了MEMS的技術(shù)范圍。
“當然，除集成方案外，我們還有標準的半導(dǎo)體傳感器，如溫度傳感器芯片等，為客戶的選擇帶來靈活的組合。”
“每臺手機都會有一個加速度計”
消費電子市場是近期推動MEMS增長的主要力量。Benedetto Vigna認為，在3年或5年后，我們會發(fā)現(xiàn)圍繞在我們身邊的傳感器越來越多。從目前看，手機、游戲機、PC機、平板電腦、數(shù)碼相機和遙控器是MEMS市場增長的主要動力。未來3年，運動傳感器將是增長速度最快的MEMS產(chǎn)品。意法半導(dǎo)體是第一家通過三軸數(shù)字陀螺儀進入手機市場的公司；我們預(yù)計用于各種領(lǐng)域的MEMS傳感器將于2010年底前突破累計10億顆出貨量。我相信，在2012年后，每臺手機都會有一個加速度計。
制程與封裝技術(shù)的優(yōu)勢
ThELMA（微陀螺儀和加速計芯片厚外延層）是意法半導(dǎo)體的加速計和陀螺儀技術(shù)平臺，三個軸向的角速度檢測僅使用一個被稱為Driving Mass的創(chuàng)新型微機電結(jié)構(gòu)來完成。
Benedetto Vigna說，2005年，意法半導(dǎo)體是世界第一個量產(chǎn)3軸加速度計的半導(dǎo)體廠商，2010年，我們是世界第一個量產(chǎn)3軸陀螺儀的半導(dǎo)體廠商。作為MEMS技術(shù)標準化工作的市場領(lǐng)導(dǎo)者，意法半導(dǎo)體開發(fā)出了0.8µm的ThELMA特殊微加工制程。ThELMA制程可整合薄厚不一的多晶硅層，用于實現(xiàn)MEMS器件的結(jié)構(gòu)和互相連接性。意法半導(dǎo)體采用同樣的微加工技術(shù)來制造加速度計和陀螺儀，能在一顆芯片內(nèi)整合線性機械單元和角加速度機械單元，為客戶帶來極高的成本效益和更小的產(chǎn)品尺寸。結(jié)合ThELMA制程，意法半導(dǎo)體的VENSENS制程（VENice process for SENSors），可以通過在單晶硅內(nèi)整合空腔，制造具有優(yōu)異尺寸和性能表現(xiàn)的的超小型壓力傳感器，在更薄、更小的芯片上實現(xiàn)更高的設(shè)計穩(wěn)健度、熱穩(wěn)定性以及可靠性。 |
