以智能手機(jī)，平板電腦為代表的移動(dòng)終端的迅速普及，推動(dòng)了如MEMS加速度計(jì)和陀螺儀等運(yùn)動(dòng)傳感器市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng)。隨著終端產(chǎn)品的功能越來越多，性能越來越強(qiáng)，新興的MEMS器件將進(jìn)一步推動(dòng)整體MEMS市場(chǎng)在今后幾年內(nèi)的發(fā)展。作為MEMS加速度計(jì)和陀螺儀器件的領(lǐng)先廠商，來自ADI公司微機(jī)械產(chǎn)品線的高級(jí)應(yīng)用工程師趙延輝受邀分享作為一名IC專家對(duì)現(xiàn)今MEMS傳感器領(lǐng)域的看法。
趙延輝 ADI微機(jī)械產(chǎn)品線高級(jí)應(yīng)用工程師
1.請(qǐng)問ADI如何看待2013年MEMS傳感器市場(chǎng)的整體需求趨勢(shì)?哪些新型MEMS器件會(huì)在2013年開始起量?主要由哪些因素驅(qū)動(dòng)?
趙：2013年MEMS傳感器市場(chǎng)的需求依然十分旺盛，這既有傳統(tǒng)汽車和消費(fèi)類市場(chǎng)的需求，也有新興的工業(yè)、醫(yī)療、通信、測(cè)井、軍工類的需求。隨著人們對(duì)錄音、視頻通話等的質(zhì)量要求越來越高，高信噪比的MEMS麥克風(fēng)會(huì)用在越來越多的手機(jī)或平板電腦中。而室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用會(huì)是促進(jìn)新型MEMS氣壓計(jì)在 2013起量的一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素。隨著高溫MEMS器件通過越來越多的客戶驗(yàn)證，在測(cè)井等極端工作領(lǐng)域，也會(huì)看到越來越多的MEMS產(chǎn)品。
2.分立MEMS器件市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，很多廠商開始研發(fā)高附加值的MEMS組合傳感器，2012年擁有組合傳感器方案的廠商出貨量增加明顯，您認(rèn)為2013年組合傳感器市場(chǎng)占比有多大?組合傳感器大規(guī)模應(yīng)用還需解決哪些問題?
趙：MEMS組合傳感器會(huì)節(jié)省一定的PCB板空間，同時(shí)降低成本，但該類器件的可靠性還需要長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證，尤其是在產(chǎn)品跌落測(cè)試中。而且組合傳感器應(yīng)用起來也沒有分離的方案靈活，所以預(yù)計(jì)在2013年初，分離傳感器解決方案還應(yīng)該占主導(dǎo)地位。當(dāng)然，組合傳感器是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，伴隨著可靠性問題的解決和長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)驗(yàn)證，組合傳感器會(huì)在某些應(yīng)用領(lǐng)域完全替代分離的解決方案。
3.對(duì)于MEMS傳感器供應(yīng)商而言，您認(rèn)為在激烈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下保持市場(chǎng)領(lǐng)先的關(guān)鍵因素有哪些?
趙：20多年來，ADI公司一直是MEMS創(chuàng)新產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)者，憑借全面的解決方案、貼合用戶需求的創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及領(lǐng)先的工藝水準(zhǔn)在激烈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下保持市場(chǎng)領(lǐng)先
全面的慣性檢測(cè)解決方案
ADI提供全面的慣性檢測(cè)解決方案，包括備受贊譽(yù)的iMEMS加速度計(jì)和陀螺儀、iSensor? 智能傳感器以及慣性測(cè)量單元(IMU)，大大簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)在工業(yè)、醫(yī)療、消費(fèi)電子、通信和汽車等眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用，深受全球的市場(chǎng)領(lǐng)先公司歡迎。
貼合用戶需求的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
很多應(yīng)用對(duì)MEMS產(chǎn)品的需求已不是簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，而是要求其在各種極端環(huán)境下有穩(wěn)定、可靠、高精度的輸出。這就對(duì)MEMS傳感器中的機(jī)械設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)、封裝設(shè)計(jì)等都提出了很高的要求。ADI一直關(guān)注這些客戶需求，并持續(xù)引領(lǐng)在這些方面的設(shè)計(jì)創(chuàng)新。
領(lǐng)先的制造和工藝水準(zhǔn)
MEMS產(chǎn)品從開發(fā)設(shè)計(jì)到批量生產(chǎn)，對(duì)制造和工藝提出了很高的要求，這包括光刻、外延、薄膜淀積、氧化、擴(kuò)散、注入、濺射、蒸鍍、刻蝕、劃片和封裝等。最大的挑戰(zhàn)是如何保證量產(chǎn)中的良品率，雜質(zhì)粘滯、氧化物殘留、殘余應(yīng)力等影響，都會(huì)造成機(jī)械傳感器失效。對(duì)于現(xiàn)已發(fā)布的產(chǎn)品，ADI已通過改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造流程，保證了產(chǎn)品的良品率，并在這個(gè)過程中積累了大量的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于體積更小，功耗更低、噪聲更小、封裝更小、溫漂更小，供電電壓更低的器件，ADI還在持續(xù)改進(jìn)制造和工藝，以滿足這些需求。
4.除了智能手機(jī)，MEMS傳感器市場(chǎng)整體上缺乏殺手級(jí)應(yīng)用的拉動(dòng)，您認(rèn)為下一個(gè)殺手級(jí)應(yīng)用會(huì)是什么?預(yù)計(jì)何時(shí)到來?
趙：物聯(lián)網(wǎng)和家庭醫(yī)療會(huì)是即汽車和消費(fèi)類應(yīng)用領(lǐng)域后，又一個(gè)殺手級(jí)的應(yīng)用，其潛在的市場(chǎng)和增長(zhǎng)趨勢(shì)會(huì)像今天的智能機(jī)一樣。目前，該市場(chǎng)還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和客戶的認(rèn)知度，預(yù)計(jì)還需要2年左右的時(shí)間，才會(huì)起量。
5.2013年ADI將主推的MEMS方案有哪些?優(yōu)勢(shì)為何?
趙：ADIS16480是 ADI推出的10自由度高精度MEMS IMU，其中采用一種嵌入式傳感器融合算法，可以為平臺(tái)穩(wěn)定、導(dǎo)航和儀器儀表應(yīng)用提供高度精確的方向檢測(cè)能力。ADIS16480 10自由度 MEMS IMU是ADI iSensor? MEMS IMU產(chǎn)品組合中的最新成員，在單個(gè)封裝中集成了一個(gè)三軸陀螺儀、一個(gè)三軸加速度計(jì)、一個(gè)三軸磁力計(jì)、一個(gè)壓力傳感器和ADI的ADSP-BF512 Blackfin?處理器。憑借比競(jìng)爭(zhēng)傳感器寬6倍的330 MHz帶寬，該器件有機(jī)地結(jié)合了ADI公司的高性能iMEMS? 技術(shù)和精密傳感器信號(hào)處理技術(shù)，可以支持高度對(duì)齊(0.05度)和相位匹配軸，其非線性度居于行業(yè)領(lǐng)先水平，達(dá)0.01%。每個(gè)MEMS IMU都以獨(dú)特方式經(jīng)過工廠校準(zhǔn)，大幅降低了開發(fā)和集成所需要的時(shí)間及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，而且大幅降低了對(duì)熱漂移的敏感度。ADIS16480采用一種擴(kuò)展式卡爾曼濾波器(EKF)，可以持續(xù)融合傳感器輸入以提供高度精確的定位信息，同時(shí)與其他MEMS IMU相比，還能縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、降低成本。在諸如軍事和商業(yè)飛機(jī)導(dǎo)航、無人車輛、移動(dòng)式平臺(tái)定位和工業(yè)機(jī)器人等要求實(shí)時(shí)定位但卻存在持續(xù)運(yùn)動(dòng)并且具有復(fù)雜、動(dòng)態(tài)特點(diǎn)的系統(tǒng)中，這非常有用。
ADXL362是 ADI公司推出的業(yè)界功耗最低的MEMS加速度計(jì)。ADXL362是一款3軸數(shù)字MEMS加速度計(jì)，在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)喚醒模式下功耗僅為300 nA，與最接近的競(jìng)爭(zhēng)傳感器相比，相同模式下的功耗低60%。在全速測(cè)量模式下，數(shù)據(jù)速率為100 Hz時(shí)，ADXL362的功耗為2 μA，比相同頻率下工作的競(jìng)爭(zhēng)MEMS加速度計(jì)低80%。除了固有的低功耗工作特性，ADXL362 MEMS加速度計(jì)還有其他能夠提高系統(tǒng)級(jí)功效的重要特性。ADXL362還內(nèi)置增強(qiáng)型樣本活動(dòng)檢測(cè)功能，可準(zhǔn)確區(qū)分不同種類的運(yùn)動(dòng)。此特性可避免誤檢，防止傳感器不必要地開啟系統(tǒng)且縮短電池壽命。ADXL362可用作智能型、連續(xù)工作、運(yùn)動(dòng)激活開關(guān)的一部分。當(dāng)配備喚醒狀態(tài)輸出引腳時(shí)，運(yùn)動(dòng)傳感器可繞過處理器即時(shí)觸發(fā)啟動(dòng)系統(tǒng)功能的開關(guān)，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)功耗。極低的功耗使ADXL362適合從醫(yī)療保健到基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控的各種極度注重電池壽命的應(yīng)用，此類應(yīng)用中更換電池可能不切實(shí)際或者對(duì)設(shè)備或操作人員有危險(xiǎn)。
ADXL377是ADI推出的業(yè)界首款商用高量程三軸加速度計(jì)。ADXL377可測(cè)量±200 g滿量程范圍內(nèi)且無信號(hào)飽和情況下由沖擊和振動(dòng)引起的高沖擊事件的加速度。該測(cè)量范圍與可連續(xù)捕捉?jīng)_擊數(shù)據(jù)的模擬輸出相結(jié)合，使ADXL377成為接觸類運(yùn)動(dòng)的理想傳感器，可通過檢測(cè)沖擊力來了解創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)指標(biāo)。ADXL377帶寬為1600 Hz，也非常適合用于密切監(jiān)控沖擊水平的工業(yè)設(shè)備。ADI公司的新型三軸加速度計(jì)無需對(duì)準(zhǔn)及放置正交傳感器，可大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。電路板空間比需要多個(gè)單軸加速度計(jì)的典型解決方案縮小了多達(dá)5倍。
