攀爬MEMS尖峰，多传感器和MCU功能融合是发展未来

国际电子商情讯 根据市调机构IHS iSuppli最新调查显示，2012年到2014年MEMS器件都将维持两位数的增长。面对迅速增加的使用数量和日益复杂的功能设定，系统集成商如何“融合”来自不同传感器的信号，同时进一步降低产品功耗？ 日前在美国2011 Globalpress电子峰会(Globalpress Summit 2011)上，MEMS再一次成为话题的焦点，Freescale、VTI、SiTime、IMT等公司纷纷发表了他们对市场发展的深刻见解以及本公司的领先解决方案。飞思卡尔高管更是抛出“金字塔理论”，并大胆预测称，将多种MEMS传感器和MCU功能融合在一个平台上的“传感系统”是传感器发展的未来。 MEMS未来几年继续扩大增长

2012年到2014年MEMS器件持续维持两位数的增长。rrMesmc

人们对多功能个人电子设备和各种直观应用的需求正在日益增长，包括智能手机、医疗设备、GPS等等，这种需求又进一步推动了对传感器的需求。IHS iSuppli指出，2011年智能手机、平板电脑等应用将大量采用陀螺仪及加速度计。 该报告还强调，中国及印度对MEMS需求最为强劲。以中国为例，汽车电子市场已将MEMS安全传感器列为标准，MEMS微投影则用于教育市场。而三网合一也将带动光纤型MEMS芯片需求，智能电网也把MEMS流量传感器及加速度计纳入标准中。生物医学及生物科技等都利用MEMS的特性以提升医疗效果，多方面的应用将大幅推升MEMS的需求，也让MEMS终端应用更为广泛，进入消费者日常生活。 ［转下一页：飞思卡尔“金字塔理论”解读MEMS发展 ］ {pagination} Freescale：“金字塔理论”解读MEMS发展 飞思卡尔半导体公司全球区域行销总监Glen Burchers对《国际电子商情》记者表示，如果把整个传感器市场比作一座金字塔的话，其发展可以大致划分为以下几个阶段：第一层（也就是金字塔的底部）是初期发展阶段。在这一阶段，传感器还只是零敲碎打地独立应用在一些电子设备中，仅仅能够提供一些简单的信号。软件方面的开发工作都留给了软件与应用开发商和系统集成商。

飞思卡尔半导体公司全球区域行销总监Glen BurchersrrMesmc

然而，随着时间的推移，越来越多的系统集成商开始要求传感器供应商在提供硬件器件的同时，也提供相关的软件。“在过去的31年飞思卡尔已经售出超过10亿只传感器，是极少数可以提供移动和便携式应用的低功耗和高性能传感器全部组合的公司之一。 今天，我们已经可以提供适用于全线传感器产品的通用型软件。”Burchers指出。 接下来，由于更多复杂功能的实现需要同时使用多个传感器，例如，要做到手势识别，必须结合加速度计与陀螺仪，而指南针功能则结合了磁力计与加速度计。这一趋势催生了集成多个传感器件的单芯片产品的出现，用以帮助系统集成商简化设计和降低成本。如果在此基础上为集成传感器添加相应软件，就构成了一个“传感平台”。 Burchers说：“最后，当我们把‘传感平台’和一个应用处理器相结合时，就拥有了一个‘传感系统’——它拥有最高水平的功能和性能，而这将是传感器发展的未来。” 新一代智能传感系统省电高达90% MMA9550L是飞思卡尔Xtrinsic运动传感平台的代表产品，目标应用主要有：eBook电子阅读器、智能本（Smartbook）、智能手机、PND，以及医疗器械等。 据介绍，MMA9550L集成了一个+2g/+4g/+8g三轴加速器，和一个14位ADC、32位ColdFire V1微控器处理内核。片上存储则可实现更先进的运动检测。除此之外，MMA9550L的传感集线器还将12个输入无缝整合在一起，使用可配置为I2C或SPI的从端口（最高以2MBPS速率运行），可以帮助系统应用处理器分担校准、补偿和传感器功能。 软件技术是智能传感器的重要特征之一，可使其具备更高的数据采集精度和更丰富的功能。Burchers在Globalpress Summit 2011现场演示了采用MMA9550L智能传感器的感应球“The G-Ball”，在运动过程中，球体可以根据不同运动轨迹实现灵活智能的色彩变化。他解释说，MMA9550L具有可由用户定义的功能和多个传感器输入，通过编程MMA9550L可执行自由落体、3D方位、单击/双击、倾斜、冲击、震动等多个运动状态的检测，因此可为移动消费应用提供更多的灵活性。 那么，MMA9550L是如何实现高达90%的省电效果呢？Burchers对《国际电子商情》记者解释说，在传统移动通信系统设计中，主应用处理器必须保持运行状态，以便接收来自传感器的信号。然而，MMA9550L具备出色的低功耗模式和电源管理能力，在使用MMA9550L平台的情况下，一旦检测到任何用户或设备的活动/无活动，主应用处理器可以进入睡眠模式，而由ColdFire处理器监控智能传感器以及其他传感器。因此使用智能传感器可以大幅省电。 ［转下一页：3D MEMS技术方兴未艾 ］ {pagination} VTI：3D MEMS技术方兴未艾 VTI科技是一家在MEMS传感器领域内拥有成熟的产品开发和生产制造经验的企业，在赫尔辛基近郊的总部拥有一座带有2840平米洁净室的晶圆处理及封装工厂。在此次2011 Globalpress电子峰会上，VTI科技副总裁兼北美区总经理Scott Smyser介绍了他们3 D封装方面的最新进展。

VTI科技副总裁兼北美区总经理Scott SmyserrrMesmc

作为一家拥有20多年MEMS行业经验、年出货量达3000多万个传感器的全球最大的独立MEMS厂商之一，VTI科技的核心产品是三维微机电系统传感器(3D MEMS)。该传感器由带有金属电容板的底座、带有运动感应结构的中间层和顶盖三个不同的硅层用玻璃粘合在一起组成，每层都有金属薄膜形成电极而成为电容式传感器。 VTI的3D MEMS传感器可以在三个正交的方向上检测到加速度，而由此封装完成的小型化传感器可以方便地进行贴装和安装。同时VTI的专有技术确保了传感器的精确性、小型化、低功耗和稳定可靠。运用这种传感器，VTI生产出了加速度计、倾角仪、陀螺仪和压力传感器等系列产品。

CMR3000 3轴陀螺仪实现了数字输出、高精度、小体积和低功耗rrMesmc

CM R3000是VTI科技推出的一款高性能低功耗的三轴陀螺，即采用VTI的3D MEMS技术，不仅其芯片级的封装使其体积仅为3.1x4.2x0.8 mm3，而且提供了SPI或者I2C数字输出，同时实现了仅为5mA的业界最低功耗，而测量精度高达+/- 2000 dps，具备极强的抗振性和高可靠性。该器件专为游戏机、遥控器等人机界面和手机等优化，目前已有客户将该器件与8051结合设计出高精度投影光标遥控器。Scott Smyser表示，这款新产品的成本下降了30% ［转下一页：全硅MEMS振荡器平台优化平板电脑设计］ {pagination} SiTime：全硅MEMS振荡器平台优化平板电脑设计 全硅MEMS时钟解决方案领导公司SiTime在2011 Globalpress电子峰会上介绍了针对平板电脑以及电子书产品设计所需的时钟振荡器完整解决方案。他指出：“平板电脑以及电子书是目前业界成长最快速的产品之一，预估到2014年之前，全球将达2亿台的出货量。SiTime的SiT8003可编程低功耗MEMS振荡器系列可满足平板电脑及电子书设计中不同功能电路区块的所有频率需求，已成为众多此类产品的优异的参考时钟源。” 与传统石英振荡器相比，SiT8003系列产品不但比之薄30%，并具优于10倍以上的稳定性和防振抗震性；进而优化平板电脑以及电子书的设计美观以及耐用性。 Piyush Sevalia进一步指出：“由于的方案提供了客户最小的器件尺寸、最好的耐用性、前所未有的供货弹性、客户所需的完整规格，、3~5周的交货周期以及最佳成本结构；越来越多生产像平板电脑、电子书这类高成长性产品的厂商采纳了SiTime的产品。”

SiT8003可满足平板电脑及电子书设计中不同功能电路区块的所有频率需求。rrMesmc

SiT8003在包括功耗、尺寸、效能、各个方面为平板计算机以及电子书设计者提供了最好的设计组合。在功耗方面，该系列产品在工作时仅3.5毫安 (3.5mA)，而在待机时仅5微安 (5 uA)；并提供全温 (-20℃~+70℃)工作环境达±25PPM的精准度。 SiTime SiT8003系列，亦提供可设置的频率上升/下降缘的调整，透过该功能，可协助工程人员在无须更改电路版设计状况下降低EMI，让产品利用最便宜的成本更容易达到一些环境质量的设计要求。 ［转下一页：全球最小单片集成电路麦克风］ {pagination} Akustica: 全球最小单片集成电路麦克风 Akustica是一家领先的硅麦克风产品供应商，其产品能改善众多语音应用产品的语音输入品质，适用于手机、笔记本电脑的互联网电话及PC摄像头模块等产品。2009年8月，MEMS麦克风领域领先供应商美国Akustica公司被博世(Bosch)北美分公司收购，成为其MEMS部门Bosch Sensortec GmbH(德国)的一部分。 日前在美国2011 Globalpress电子峰会(Globalpress Summit 2011)上，Akustica公司CEO兼总经理Stefan Finkbeiner介绍了其硅麦克风产品的演进路线，并宣布推出全球最小单片集成电路麦克风裸片：仅0.70mm×0.70 mm。

Akustica公司CEO兼总经理Stefan FinkbeinerrrMesmc

新产品AKU230是Akustica的第四代MEMS麦克风，也是该公司利用博世（Bosch）全面的MEMS制造能力及全球供应链推出的首款产品。2009年，博世成功收购了Akustica。博世拥有无与伦比的MEMS制造经验，采用严格的质量标准，已经在全球成功地交付超过16亿个MEMS 传感器。因此，Akustica选择将其最新的互补金属氧化物半导体（CMOS）MEMS麦克风的生产转移至博世在德国罗伊特林根（Reutlingen）的工厂。

Akustica硅麦克风产品演进路线rrMesmc

AKU230采用的是Akustica拥有专利的单片集成电路CMOS MEMS平台，该平台能够在单一芯片上整合麦克风的机械功能以及其他包含模拟和数字电子器件的传感器。与其他MEMS麦克风制造商不同，Akustica 在公司内部始终拥有一支能力全面的MEMS、ASIC（专用集成电路）及封装设计团队，而其他MEMS麦克风制造商则通常会向第三方购买自己所需的部分或全部MEMS、ASIC及封装设计。现在，作为博世旗下的一个部门，Akustica在原有基础上又拥有了自主制造能力。同时拥有自主设计和自主制造能力促成了更高水平的MEMS技术创新，而创新又能使该公司有能力为客户快速开发定制解决方案，为新产品快速开发令人信服的功能。 AKU230单片集成电路麦克风裸片（包含麦克风膜片、放大器及西格玛-德尔塔转换器）的尺寸仅为0.84mm x 0.84mm。这意味着，AKU230的单芯片CMOS MEMS裸片不仅明显小于竞争对手的麦克风传感器，而且被认为是世界上最小的全集成式MEMS器件。

AKU230rrMesmc

［转下一页：市场需求驱动MEMS晶圆代工兴起］ {pagination} IMT：MEMS晶圆代工产业潜力巨大 市场需求的不断扩大，也带动了MEMS晶圆代工市场的兴起。日前在美国2011 Globalpress电子峰会(Globalpress Summit 2011)上IMT公司业务发展副总裁Craig T. Trautman介绍说：“随着无厂MEMS设计公司不断涌现，MEMS代工市场增长潜力巨大。” IMT(Innovative Micro Technology)是一家纯MEMS代工厂，在加州圣巴巴拉(Santa Barbara)拥有占地13万平方尺的厂房，该公司成立于2000年，专注于高价值MEMS器件代工，据称是全美最大的MEMS代工厂。其中，生物医学和生命科技领域是其最大收入增长来源，约占公司整体收入的35～40%。

IMT业务发展副总裁Craig T. TrautmanrrMesmc

IMT在技术领域不断深耕，目前已掌握硅通孔(TSV)、晶圆级封装(WLP)、3D结构等技术，以及生命科学领域的MEMS微泵(Micropump)、微流 (Microfluidic)等相关技术，拥有多项技术专利。据悉，IMT最新研发的铜填充TSV电阻小于0.01Ω，在6GHz频带下，插入损耗仅为0.01。“未来IMT还将持续发展金属填充TSV技术，”Trautman透露，IMT计划于 2011年下半年推出宽高比为10：1的硅通孔。 Trautman指出，尽管目前MEMS市场多半仍由IDM所主导，但代工市场增长潜力巨大，IMT目前有近八成的客户是Fabless设计公司。为满足不同客户的需求，IMT除可提供从产品概念到量产的全套MEMS代工服务外，还可以根据客户要求完成原型设计、制造工艺开发等流程，提供定制化代工服务。