陀螺儀手機大爆發(fā)
據(jù)法國市場調研機構Yole Development，得益于汽車銷售的強勁反彈與消費便攜設備市場的持續(xù)需求擴大， 2010年全球MEMS產業(yè)同比增長25％，總銷售額高達86億美元。
繼2009年的蕭條表現(xiàn)之后，汽車MEMS市場在2010年出現(xiàn)強勁反彈，主要的推動力來自中國等新興地區(qū)的強勁銷售——盡管這些地區(qū)汽車的電子化程度較低，以及美國、日本和歐洲等發(fā)達地區(qū)的旺盛需求，尤其是在安規(guī)的影響下。不過，由于市場旺銷主要緣于制造商補充庫存的需要，這一波上升勢頭極可能在今年下半年出現(xiàn)二度下滑。
因此，消費電子和手機市場仍將是2011年MEMS產業(yè)的主要增長動力。IHS iSuppli公司預計，在消費電子和手機市場，2011年MEMS營業(yè)收入將從2010年的16億美元增長到21億美元，同比增長25%。到2014年消費電子和手機應用領域的MEMS營業(yè)收入將達到37億美元。
2010年全球MEMS銷售額排名Top 30
資料來源： Yole Developpment,2011年4月
作為全球最大的消費電子和手機MEMS傳感器供應商，意法半導體（ST）迄今為止已經(jīng)推出了30款陀螺儀，包括多軸感應、30dps到6000dps量程的各種產品。2010年意法半導體MEMS傳感器銷售額（不包括面向噴墨打印機的代工業(yè)務）超過3.5億美元，同比大增60%, 主要的成長動力就是MEMS陀螺儀在便攜設備(特別是手機)中的應用。
該公司中國區(qū)技術市場經(jīng)理吳衛(wèi)東表示：“近幾年MEMS傳感器在手機中的使用比率越來越高，但是市場遠未飽和。以陀螺儀為例，盡管它一直是業(yè)界熱議的話題，但在手機中的實際使用率不足10%，因此市場潛力容量非常大，也是我們未來最為看好的領域。此外，地磁儀、壓力傳感器也是繼加速度計之后在手機中逐漸廣泛應用的器件?！?BR>
MEMS掘金平板電腦市場
除了手機，平板電腦也將在未來的MEMS與傳感器市場中扮演非常重要的角色。實際上，在今年的消費電子展(CES)上，摩托羅拉、宏基和其它廠商展示的平板電腦都配備了MEMS加速計、陀螺儀、BAW濾波器甚至壓力傳感器。IHS iSuppli公司預測稱， 到2014年平板電腦將成為消費與移動領域中的第二大MEMS應用市場。
SiTime公司CEO Piyush Sevalia
SiTime公司CEO Piyush Sevalia則非常看好MEMS時鐘在平板電腦以及電子書市場的發(fā)展?jié)摿?，他說：“平板電腦以及電子書是目前業(yè)界成長最快速的產品之一，預估到2014年之前，全球將達2億臺的出貨量。SiTime的SiT8003可編程低功耗MEMS振蕩器系列可滿足平板電腦及電子書設計中不同功能電路區(qū)塊的所有頻率需求，已成為眾多此類產品的優(yōu)異的參考時鐘源。”根據(jù)市場調研機構Yole Development的報告，SiTime公司目前占據(jù)了全硅MEMS時鐘市場的絕對領導地位，并擁有85%的市場占有率。
SiT8003在包括功耗、尺寸、效能等各個方面為平板電腦以及電子書設計者提供了更好的選擇。在功耗方面，該系列產品在工作時僅3.5毫安 (3.5mA)，而在待機時僅5微安 (5 uA)；并提供全溫 (-20℃~+70℃)工作環(huán)境達±25PPM的精準度。與傳統(tǒng)石英振蕩器相比，SiT8003系列產品在厚度上減少了30%，頻率穩(wěn)定性更好，并在防振抗震性有１０倍的提高，在可靠性上也有２０倍提高。
并且，由于采用了全硅CMOS工藝，SiT8003可實時編程快速實現(xiàn)許多客制化的功能。譬如，SiT8003上升下降時間可根據(jù)客戶設計需要做實時調整，在無須修改PCB的情況下直接消除EMI等設計問題，以此幫助客戶以最低成本，最快速度推出新產品。
多軸傳感器開辟嶄新應用
多軸集成化一直是MEMS產業(yè)的熱議話題，ST近日推出了一款能夠檢測五個自由度的多傳感器模塊LSM320DL，該新產品在一個器件內整合一個三軸數(shù)字加速度計和一個雙軸數(shù)字陀螺儀，能夠檢測最高16g的加速度和最大2000dps的俯仰軸和偏航軸的角速率。
吳衛(wèi)東表示：“ 多傳感器集成化為高精度運動檢測在手機、導航系統(tǒng)、游戲機及眾多的便攜電子設備內的應用創(chuàng)造更多的新機會，如空中鼠標、智能遙控器、基于位置的服務等，都是未來十分看好的應用。”
ADI最近也新增了兩款高集成MEMS多軸傳感器，分別是角速率陀螺儀ADIS16135和六自由度慣性測量單元(IMU) ADIS16385。 這是ADI第四代MEMS陀螺儀器件，采用先進的差分四傳感器設計，可在強烈沖擊和振動狀態(tài)下精確地工作, 與市場上的其它高性能MEMS陀螺儀相比，新款陀螺儀功耗僅為競爭性器件的十分之一，而且可以提供更高的穩(wěn)定性和抗振性能。
該公司微機電事業(yè)部市場經(jīng)理Stephen Wu還指出，若要更出色地服務有著廣泛客戶群的中國市場，則需要更為技術更為全面的陀螺儀——除了提供高品質技術策略，還幫助降低成本并提高績效和市場收益——為此ADI新推出了高性價比的ADXRS652 偏航角速度陀螺儀來滿足這一市場需求。
ADXRS652不僅采用了表面微加工工藝，內置低成本、功能完整的角速率傳感器，還集成了所有必要的信號調理電子器件以產生與Z軸的角速率成比例的穩(wěn)定輸出電壓。通過外部電容建立0.01 Hz至2500 Hz的帶寬，并利用溫度輸出對傳感器執(zhí)行溫度校準。這款器件的自測輸入還能提供機電激勵，測試傳感器和信號調理電路是否正常工作。ADXRS652抗沖擊能力達到2000 g，專門針對工業(yè)應用、慣性測量單元和平臺穩(wěn)定性而設計。
不過， 多傳感器集成化在現(xiàn)階段對于MEMS制造工藝依然是不小的挑戰(zhàn)?！斑@是因為集成模塊的制作工藝更難，生產良率也會顯著下降，只有充分掌握其中每一門技術，才能保證器件的性能穩(wěn)定性?！眳切l(wèi)東表示，“作為市場的先行者，意法已經(jīng)掌握了MEMS制造技術優(yōu)勢，因此才能成功推出兩款集成模塊（陀螺儀+地磁儀、陀螺儀+加速度計），但是，MEMS與其他非MEMS技術傳感器的集成依然很困難?！盵!--empirenews.page--]
發(fā)展遭遇系統(tǒng)級設計挑戰(zhàn)
盡管如此，MEMS傳感器設計集成化的腳步已經(jīng)不可阻擋。Stephen Wu指出，企業(yè)只有做新才能獲取更多的利潤，MEMS芯片與IC芯片整合、封裝在一起是集成電路技術發(fā)展的新趨勢，也是傳統(tǒng)IC廠商的新機遇?！拔覀冋J為，也許在未來的10年中，MEMS傳感器設計需要被供應商須進一步優(yōu)化，從而能夠使其提供更加強大的功能，并為使用者降低整體成本做出貢獻。而這對于MEMS的運動檢測的發(fā)展和前進步伐也起著至關重要的作用?！彼f。
談到傳感器和IC芯片的進一步集成趨勢，吳衛(wèi)東則認為不能一概而論，要針對具體應用具體分析：首先，傳感器和MCU集成在技術上完全可以實現(xiàn)，意法結合MCU的MEMS模塊已近在研發(fā)當中。但是不同的應用市場對MCU的需求不同，在為客戶開發(fā)帶來便利，可能欠缺了靈活性，所以集成并非絕對的好，關鍵還是看市場需求。例如手持設備處理器已經(jīng)足夠強大，就不需要額外的MCU。”他說。
第二，在一個模塊集成多個傳感器，可以方便用戶使用，但是需要考慮的是，模塊方案的性價比未必優(yōu)于使用單個器件的方案。 并且，盡管很多供應商都宣布已經(jīng)實現(xiàn)了模塊集成，但很多只停留在實驗室階段，只有真正商用化的量產方案才有實際意義。
最后，在選擇多傳感器組合方案時，還有一個不容忽視的因素是，除了提供硬件本身，軟件也是很重要的價值體現(xiàn)。ST的iNEMO評估板可以提供十個自由度（加速度、陀螺儀、地磁儀、氣壓計）利用傳感器實現(xiàn)對物體空中姿態(tài)的識別。基于該平臺可以做很多二次開發(fā)的設計。
Stephen Wu對此表示認同，他說：“目前，MEMS器件發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要來自系統(tǒng)級設計、測試、分析、嵌入式軟件的開發(fā)、以及電源管理技術。我們認為，要獲得MEMS市場的成功，供應商不僅應該關注基本運動檢測或增加新功能，必須能夠應對更多需求和挑戰(zhàn)，新型MEMS傳感器設計必須在所有條件下，包括在各種振動和溫度差異，巨大幅度的沖擊的環(huán)境下，保持足夠的靈敏度、噪聲等關鍵特性。此外，設計人員必須提供有價值的系統(tǒng)性能改進，從而實現(xiàn)過程的自動化、并減少系統(tǒng)停機時間，從而降低成本?！?/P>
2010年全球MEMS代工業(yè)務營收排名Top 20
資料來源： Yole Developpment,2011年4月
上海先進總裁謝志峰博士
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