谁为MEMS智能传感器带来下一波商机？

griffin77

快速的CPU、多任务处理的操作系统、高灵敏度GPS接收器、3G/4G无线通信芯片组、高分辨率数字摄像头、触摸屏LCD显示屏和大容量存储器是智能手机的共同特性。而以加速度计(ACC)、陀螺仪(GYRO)、磁力计(MAG)、压力传感器(PS)和话筒(MIC)为代表的MEMS传感器，因为低成本、小尺寸、低功耗和高性能，近几年来正被大量集成到便携设备内。
而新兴的移动消费电子应用，也需要复杂程度更高的感应功能，导致MEMS的用途不再局限于当前的应用领域，例如，屏幕旋转、省电、运动检测、数字罗盘和3D游戏。目前导航厂商正在开发更先进的MEMS传感器应用，包括增强实境(AR)、定位服务(LBS)、行人航位推算系统(PDR)、室内及多楼层盲区导航功能等
消费电子厂家在寻找微型、低廉、低压、低功耗的MEMS传感器。纤薄设计是手机、MP3和MP4播放器以及便携PC机等电池供电产品的发展趋势。而且，多轴传感器已成为消费电子设备的必备配置，让消费者能够从任何物理位置激活任何功能。在便携产品中，还没有固定的MEMS传感器应用参考框架。
“智能手机与平板是驱动今年增长的关键力量，这些产品中很多已经具有3轴加速计、3轴陀螺仪、麦克风、立体声波滤波器等标准MEMS器件。”意法半导体(ST)副总裁，模拟、MEMS和传感器事业部总经理Benedetto Vigna认为，传感器融合将为高精度运动检测在手机、导航系统、游戏机及众多的便携电子设备内的应用创造更多新机会，空中鼠标、智能遥控器、LBS等都是ST未来十分看好的应用。
而要想在消费电子市场取得成功，厂商就必须通过规模经济取胜，并且能够提供广泛的解决方案。ST称，他们预见到了MEMS在消费类电子、医疗保健，工业和汽车市场强劲的需求态势，因此大幅度提高了其MEMS产能。目前，ST MEMS传感器的产能已达300万/天，且是世界上第一家制造基于8英寸晶圆工艺MEMS器件制造商。
不过，多传感器集成化在现阶段对于MEMS制造工艺依然是不小的挑战。这是因为集成模块的制作工艺更难，生产良率也会显著下降，只有充分掌握其中每一门技术，才能保证器件的性能稳定性。Benedetto Vigna表示，ST已经能够将硅通孔技术(TSV)应用于大批量MEMS生产中，这对在智能传感器和多轴惯性模块中实现高性能3D芯片集成来说，是具有里程碑性质的事件。
很多技术专家和商业专家认为无线传感器网络、家庭机器人、智能药片和片上实验室是MEMS传感器的下一次商业机会。例如，用于个性化药物研发目的的片上实验室和5节点无线压力传感器网络组成的胎压监测系统。因此，随着MEMS传感器集成化程度的加剧，适时推出在一个封装内整合MEMS器件和处理器的“智能传感器”成为业界讨论的焦点。
由于无需主处理器介入即可独立运行传感器算法，从而能够降低系统级功耗，这对耗电量极大的手持设备具有重要意义。最具代表性的是飞思卡尔(Freescale)提出的塔式系统(Tower System)概念。该平台包含一系列的开发套件，主要以8位、16位、32位微控制器为核心设计开发平台，最大特色为模块化特性和强大的扩展性。控制器模块提供易于使用、可重构的硬件；可搭配可互换的外围模块，诸如串口、存储区及液晶显示模块等。而将多种MEMS传感器和MCU功能融合在一个平台上的“传感系统”就是其中之一，Freescale方面认为这代表了传感器发展的未来。
但ST大中华及南亚区模拟与微电机系统部市场部经理吴卫东则对此评价说，“不能一概而论”。尽管ST已经推出能够检测9个自由度并内置32位处理器的INEMO-M1智能多传感器模块，技术上不存在任何问题。但他认为，首先只有真正商用化的量产方案才有实际意义。更重要的是，不同应用市场对MCU的需求不同，在为客户开发带来便利性的同时有可能是以牺牲灵活性为代价的，所以集成并非绝对的好，需要针对应用具体分析；其次，消费类市场对成本极为敏感，模块化方案的性价比是否就一定优于单个器件，也需要仔细斟酌。
本文来自《电子工程专辑》2012年5月刊，为本刊作者原创