微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)可喻為現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備的眼睛與耳朵也是其所有的其它感官。德國(guó)博世(BOSCH)公司正在使用這些微型高新助手引導(dǎo)車(chē)輛以及現(xiàn)代電子裝置如何感知周?chē)澜?。原本為汽?chē)電子設(shè)備開(kāi)發(fā)的元件現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、筆記本、平板電腦、游戲控制臺(tái)以及運(yùn)動(dòng)手表。若沒(méi)有這些高度靈敏的測(cè)量?jī)x器，許多車(chē)輛以及電子裝置的最新功能包括ESP?電子穩(wěn)定程序以及利用手勢(shì)替代按鍵操作智能手機(jī)都將難以想象。

博世微電子機(jī)械系統(tǒng)傳感器

博世提供的傳感器廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品以及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。這些傳感器可測(cè)量壓強(qiáng)、加速度、轉(zhuǎn)動(dòng)、流量以及地球磁場(chǎng)。博世自MEMS問(wèn)世以來(lái)，一直處于相關(guān)科技前沿，目前在極富活力的MEMS傳感器市場(chǎng)銷(xiāo)量遙遙領(lǐng)先于其他供應(yīng)商。自1995年投產(chǎn)起，公司已生產(chǎn)了30多億個(gè)MEMS傳感器，歷年來(lái)產(chǎn)量屢創(chuàng)新高。博世用13年制造了10億個(gè)MEMS傳感器，在隨后三年達(dá)到20億個(gè)，然后僅用了18個(gè)月突破30億大關(guān)。在2012年，通過(guò)位于羅伊特林根最先進(jìn)的晶片廠實(shí)現(xiàn)6億的產(chǎn)量即日產(chǎn)240萬(wàn)個(gè)。

博世汽車(chē)電子事業(yè)部總裁Klaus Meder說(shuō)：“如果沒(méi)有MEMS傳感器，汽車(chē)或消費(fèi)類電子產(chǎn)品都將難以想象。未來(lái)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)以及服務(wù)網(wǎng)，它們可以作為系統(tǒng)和物體連接的耳目。”

汽車(chē)及智能手機(jī)的微型高新助手

MEMS傳感器是博世制造的最小產(chǎn)品。它們首次應(yīng)用于汽車(chē)電子設(shè)備，且自1995年起，博世一直致力于生產(chǎn)適用于汽車(chē)的精密傳感器。例如，記錄車(chē)輛圍繞縱軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的偏航速率傳感器是ESP?的心臟，當(dāng)今現(xiàn)代車(chē)輛設(shè)備都搭載了50個(gè)MEMS傳感器。對(duì)于汽車(chē)而言，MEMS的可靠性與穩(wěn)定性尤為重要，這直接影響著道路使用者的安全，其次是尺寸及能耗。但是對(duì)智能手機(jī)或游戲機(jī)而言，情況截然不同，這就是為什么博世在近年來(lái)將傳感器尺寸縮減到原來(lái)的五十分之一。最新一代傳感器在外殼中整合了眾多功能，只有幾平方毫米，能耗降低100倍。

博世傳感技術(shù)

為快速靈活滿足消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)的巨大需求，2005年，博世在羅伊特林根成立博世傳感技術(shù)股份有限。該公司最近推出世界上首個(gè)九軸傳感器。BMX055能同時(shí)在三種空間方向測(cè)量加速度、偏航速率以及地球磁場(chǎng)，因此能廣泛適用于各種潛在用途。傳感器可準(zhǔn)確定位手機(jī)等設(shè)備的空間和地理位置或相對(duì)于地球磁場(chǎng)的方向還可以裝配到微小設(shè)備中。

MEMS傳感器技術(shù)背景

工程師在傳感器內(nèi)創(chuàng)造了極為精細(xì)的硅結(jié)構(gòu)，它會(huì)隨著外殼移動(dòng)產(chǎn)生幾分之一微米的位移。這可以改變傳感器的電氣性質(zhì)，這些電氣性質(zhì)可以測(cè)量并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流，以告訴手機(jī)現(xiàn)在所處位置。

博世工程師正在研究尺寸微小的傳感器：人類頭發(fā)直徑約為1毫米的百分之七(70微米)，一些傳感器的元件僅有4微米比一根頭發(fā)還要細(xì)17倍。

因?yàn)槲C(jī)械傳感器只能產(chǎn)生弱電子信號(hào)，專家將附加電子設(shè)備整合到傳感器外的元件外殼或者直接加入到同一芯片中。這樣傳感器可以接受弱信號(hào)、加工信號(hào)以及放大信號(hào)，然后將之轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。通過(guò)這種方式，MEMS傳感器能將測(cè)量結(jié)果直接傳遞給控制設(shè)備。在不久的將來(lái)，這些精密傳感器就可以擔(dān)負(fù)更多任務(wù)。例如，縫入衣物中測(cè)量您的心率，用作移動(dòng)氣象臺(tái)，測(cè)量空氣中CO2 濃度，或當(dāng)手機(jī)放置于口袋中時(shí)可以采集我們的典型動(dòng)作，以此關(guān)閉顯示屏。