MEMS 按產(chǎn)品線(xiàn)劃分占主導低位的依然是慣性傳感器和微流量傳感器，占比都為24%左右，其次是壓力傳感器，占比為13%，光學(xué)傳感器和噴墨頭，占比都為10%左右。
2016 全球MEMS 市場(chǎng)按產(chǎn)品劃分
一、MEMS 傳感器在智能手機領(lǐng)域的應用
1. 光線(xiàn)傳感器
說(shuō)到手機中的傳感器，首先要說(shuō)的就是光線(xiàn)傳感器，它就好比手機的眼睛。我們人類(lèi)的眼睛可以在不同光線(xiàn)的環(huán)境下，調整進(jìn)入眼睛的光線(xiàn)。而光線(xiàn)傳感器則可以讓手機感測環(huán)境光線(xiàn)的強度，用來(lái)調節手機屏幕的亮度。
原理：光敏三極管，接受外界光線(xiàn)時(shí)，會(huì )產(chǎn)生強弱不等的電流，從而感知環(huán)境光亮度。
應用：通常用于調節屏幕自動(dòng)背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，同時(shí)不刺眼；可用于拍照時(shí)調節自動(dòng)白平衡；用光線(xiàn)傳感器來(lái)協(xié)助調整屏幕亮度，能進(jìn)一步達到延長(cháng)電池壽命的作用；光線(xiàn)傳感器也可搭配其他傳感器一同來(lái)偵測手機是否被放置在口袋中，以防止誤觸。
產(chǎn)品代表：ST （意法半導體）——OPT3007
超薄環(huán)境光傳感器，傳感器的精密光譜響應與人眼的明視響應高度匹配。
應用手機：蘋(píng)果iPhone XR、vivo X23、華為Mate 20、三星GALAXY Note 9等。
2. 距離傳感器
光線(xiàn)傳感器和距離傳感器一般都是放在一起，位于手機屏幕聽(tīng)筒周?chē)?。這樣就存在一個(gè)問(wèn)題，手機屏幕上方開(kāi)太多洞或黑色長(cháng)條不太好看，各大手機廠(chǎng)商都一直在想方設法減少開(kāi)孔或者隱藏開(kāi)孔。
原理：紅外LED燈發(fā)射紅外線(xiàn)，被物體反射后，紅外探測器通過(guò)接收到紅外線(xiàn)的強度，測定距離。距離傳感器同時(shí)擁有發(fā)射和接受裝置，一般體積較大。
應用：檢測手機是否貼在耳朵上正在打電話(huà)，以便自動(dòng)關(guān)閉屏幕達到省電的目的；也可用于皮套、口袋模式下自動(dòng)實(shí)現解鎖與鎖屏動(dòng)作。
產(chǎn)品代表：TAOS——TMD2772
主要由紅外發(fā)射、光線(xiàn)接收、模數轉化、I2C接口等幾部分組成。
應用手機：華為Mate 20、蘋(píng)果iPhone XR、一加6T等。
3.重力傳感器
原理：利用壓電效應實(shí)現，傳感器內部一塊重物和壓電片整合在一起，通過(guò)正交兩個(gè)方向產(chǎn)生的電壓大小，來(lái)計算出水平方向。
應用：手機橫豎屏智能切換；拍攝照片方向；重力感應類(lèi)游戲，例如平衡球、賽車(chē)游戲等。
產(chǎn)品代表：蘋(píng)果研發(fā)的重力感應設備。
應用手機：榮耀Magic 2、三星GALAXY Note 9、魅族16th等。
4. 加速度傳感器
原理：加速度傳感器是多個(gè)維度測算的，主要測算一些瞬時(shí)加速或減速的動(dòng)作。功耗更小，但是精度低。
應用：計步，加速度傳感器可以檢測交流信號以及物體的振動(dòng)。人在走動(dòng)的時(shí)候會(huì )產(chǎn)生一定規律性的振動(dòng)，而加速度傳感器可以檢測振動(dòng)的過(guò)零點(diǎn)，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數，從而計算出人所移動(dòng)的位移，并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗；日常應用中的一些甩動(dòng)切歌、翻轉靜音等。
產(chǎn)品代表：ST意法半導體——LSM330D
可測量250dps至2000dps的俯仰、滾轉和偏航軸角速度。
應用手機：蘋(píng)果iPhone XR、一加6T、小米MIX 3、蘋(píng)果iPhone XS等。
5. 磁場(chǎng)傳感器
原理：各向異性磁致電阻材料，感受到微弱的磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì )導致自身電阻產(chǎn)生變化，所以手機要旋轉或晃動(dòng)幾下才能準確指示方向。
應用：指南針、地圖導航方向、金屬探測器APP。
產(chǎn)品代表：ADI（亞德諾）——ADA4571
對氣隙變化的敏感度非常小。
應用手機：OPPO R17等。
6. 陀螺儀
原理：角動(dòng)量守恒，一個(gè)正在高速旋轉的物體(陀螺)，它的旋轉軸沒(méi)有受到外力影響時(shí)，旋轉軸的指向是不會(huì )有任何改變的。陀螺儀就是以這個(gè)原理作為依據，用它來(lái)保持一定的方向。一般手機里標配的是三軸陀螺儀，可追蹤6個(gè)方向的位移變化。
應用：一些射擊或賽車(chē)游戲；3D拍照、全景導航等。
產(chǎn)品代表：NXP（恩智浦）——FXAS21002C
3軸數字陀螺儀，適用于游戲控制器、電子羅盤(pán)穩定、增強運動(dòng)控制等應用。
應用手機：華為Mate 20、OPPO R17、vivo X23、蘋(píng)果iPhone XR等。
7. GPS
原理：手機GPS模塊通過(guò)天線(xiàn)接收GPS衛星傳送的信息。模塊中的芯片根據高速運動(dòng)的衛星瞬間位置作為起算數據，根據衛星發(fā)射坐標的時(shí)間戳與接收時(shí)的時(shí)間差計算出衛星與手機的距離，采用空間距離后方交會(huì )的方法，確定待測點(diǎn)的位置坐標。
應用：地圖、導航、測速、測距。
產(chǎn)品代表：Fastrax——UP501
可以在惡劣條件下進(jìn)行高性能的導航，甚至在較低的GPS衛星可見(jiàn)度環(huán)境下實(shí)現穩定的定位。
應用手機：榮耀Magic 2、魅族16th等。
8. 指紋傳感器
目前，電容式指紋識別和超聲波指紋識別應用比較廣泛。
電容指紋傳感器原理：手指構成電容的一極，另一極是硅晶片陣列，通過(guò)人體帶有的微電場(chǎng)與電容傳感器間形成微電流，指紋的波峰波谷與感應器之間的距離形成電容高低差，從而描繪出指紋圖像。
超聲波指紋傳感器原理：利用超聲波，直接掃描并測繪指紋紋理。超聲波獲得的指紋是3D立體的，而電容指紋是2D平面的。超聲波不僅識別速度更快、而且不受汗水油污的干擾、指紋細節更豐富難以破解。
應用：加密、解鎖、支付等。
產(chǎn)品代表：新思科技——Clear ID FS9500
僅有1.55mm，能夠直接放置在柔性屏幕下邊或直接集成在屏幕中。
應用手機：華為Mate 20、三星GALAXY Note 9、小米MIX 3、OPPO R17 等。
9. 霍爾感應器
原理：霍爾磁電效應，當電流通過(guò)一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導體的時(shí)候，磁場(chǎng)會(huì )對導體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運動(dòng)方向上的的作用力，從而在導體的兩端產(chǎn)生電勢差。
應用：自動(dòng)解鎖、自動(dòng)鎖屏等。
產(chǎn)品代表：Diodes——AH1883
卓越的溫度穩定性，對身體壓力不敏感。
應用手機：榮耀Magic 2、魅族16th、華為Mate 20等。
10. 氣壓傳感器
原理：分為變容式或變阻式氣壓傳感器，將薄膜與變阻器或電容連接起來(lái)，氣壓變化導致電阻或電容的數值發(fā)生變化，從而獲得氣壓數據。
應用：GPS計算海拔會(huì )有十米左右的誤差，氣壓傳感器主要用于修正海拔誤差(將至1米左右)，當然也能用來(lái)輔助GPS定位立交橋或樓層位置。
產(chǎn)品代表：TI（德州儀器）——BMP180
高精度、小體積、超低能耗的氣壓傳感器。
應用手機：華為Mate 20、蘋(píng)果iPhone XR、蘋(píng)果iPhone XS等。
二、MEMS 傳感器在汽車(chē)領(lǐng)域的應用
隨著(zhù)汽車(chē)安全應用與降低碳排放的關(guān)注度日益提升，MEMS 傳感器在汽車(chē)電子領(lǐng)域的滲透率逐漸提高，除此之外，無(wú)人駕駛等新興技術(shù)也推動(dòng)著(zhù)MEMS 傳感器進(jìn)一步普及。2010 年全球平均每輛汽車(chē)包含9.2 個(gè)傳感器，中國汽車(chē)含有5 個(gè)，但中國擴大部署安全氣囊和輪胎壓力監測系統(TPMS)，將推動(dòng)中國汽車(chē)平均傳感器數量到2015 年增加到10 個(gè)，在每輛汽車(chē)中，光TPMS 系統就要使用4.2 個(gè)汽車(chē)MEMS 傳感器，目前中國已超越日本成為第三大汽車(chē)MEMS 市場(chǎng)。目前汽車(chē)上常見(jiàn)的傳感器有加速度計、陀螺儀、電子羅盤(pán)、氣壓計、紅外傳感器、超聲波傳感器、激光測距儀、雷達傳感器等。
應用于汽車(chē)的MEMS 傳感器
三、MEMS 傳感器在可穿戴設備領(lǐng)域的應用
在可穿戴智能設備上，傳感器的使用更為廣泛。Apple Watch 配置的MEMS 傳感器超過(guò)十種。
加速度傳感器：測量身體運動(dòng)，并且可以記錄用戶(hù)步數以及睡眠習慣。
陀螺儀：可以偵測轉動(dòng)，此外，陀螺儀還能讓iWatch感知用戶(hù)，比如舉起手腕準備看表時(shí)，屏幕自動(dòng)亮起。
磁力計：可以用來(lái)提升運動(dòng)追蹤的準確性。
晴雨表/氣壓傳感器：提供更準確的天氣數據，感知海拔高度的變化
環(huán)境溫度傳感器：提供更準確的生物數據
心率監控儀：進(jìn)行心率監控
血氧傳感器：測量血氧值，對于準確的脈搏率檢測至關(guān)重要
皮膚電導傳感器：計算用戶(hù)的排汗量
皮膚溫度傳感器：可以幫助用戶(hù)了解自己的健身強度
GPS：GPS 可以幫助我們了解自己要去哪里，去過(guò)哪里
應用于A(yíng)pple Watch 的MEMS 傳感器
四、MEMS 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應用
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)三大層次結構之一的感知層的重要組成部分，將現實(shí)世界中的物理量、化學(xué)量、生物量等轉化成可供處理的數字信號，是實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的基礎和前提，同時(shí)MEMS（微機電）技術(shù)作為支撐技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中起著(zhù)至關(guān)重要的作用。
MEMS 的傳感器發(fā)展共經(jīng)歷了三個(gè)階段，分別對應不同的驅動(dòng)力。2000 年左右是汽車(chē)電子、2007 年左右是智能手機、2013 年左右是可穿戴設備，下一個(gè)驅動(dòng)MEMS 的傳感器發(fā)展的動(dòng)力是物聯(lián)網(wǎng)，業(yè)界預測全球傳感器需求有望從當前的百億級激增到2025年的Trillion-Sensor（TSensor，萬(wàn)億-傳感器）量級。
MEMS 發(fā)展線(xiàn)路圖
MEMS 技術(shù)在可穿戴設備、智能家居、醫療、工業(yè)4.0、智能汽車(chē)、智慧城市等IOT 細分領(lǐng)域都有廣泛的應用，常見(jiàn)的MEMS 傳感器諸如麥克風(fēng)、體聲波濾波器、壓力傳感器、溫度傳感器等都存在豐富的應用場(chǎng)景。
MEMS 產(chǎn)品在IOT 應用廣泛
五 、MEMS傳感器在無(wú)人機的應用
1、加速度計：加速度計用于確定位置和無(wú)人機的飛行姿態(tài)。像任天堂Wii控制器或iPhone屏幕位置，這些小的MEMS傳感器在維持飛行控制中起到關(guān)鍵的作用。MEMS加速度傳感器有多種方式感知運動(dòng)姿態(tài)，一種類(lèi)型的技術(shù)能夠感知微型集成電路的微小運動(dòng)。另一種加速度計的技術(shù)為熱對流技術(shù)，沒(méi)有移動(dòng)部件，而是通過(guò)一個(gè)熱氣團的位移來(lái)感知的運動(dòng)變化。這類(lèi)傳感器靈敏度較高，在穩定車(chē)載攝像機、電影制作等應用起著(zhù)至關(guān)重要的作用。
2、慣性測量單元：慣性測量單元結合GPS是維持方向和飛行路徑的關(guān)鍵。隨著(zhù)無(wú)人機智能化的發(fā)展，方向和路徑控制是重要的空中交通管理規則。慣性測量單元采用的多軸磁傳感器，在本質(zhì)上都是精準度極高的小型指南針，通過(guò)感知方向將數據傳輸至中央處理器，從而指示方向和速度。
3、傾角傳感器：傾角傳感器，集成了陀螺儀和加速度計為飛行控制系統提供保持水平飛行的數據。這類(lèi)傳感器和陀螺儀，結合加速度計，能夠測量到細微的運動(dòng)變化，使得傾角傳感器能夠應用于移動(dòng)程序，如汽車(chē)或無(wú)人駕駛飛機的陀螺儀補償。
4、大氣監測傳感器：空氣質(zhì)量的好壞，是人們最關(guān)注的一個(gè)話(huà)題。實(shí)時(shí)監測空氣質(zhì)量好壞，大氣污染程度已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)，當然大氣監測傳感器在其中就起著(zhù)至關(guān)重要的作用。目前 煒盛科技的大氣監測傳感器已被廣泛應用于城市大氣環(huán)境監測、工廠(chǎng)廠(chǎng)區無(wú)組織排放污染氣體監測以及環(huán)境評價(jià)監測等?？杀O測多種氣體，包括：臭氧、一氧化碳、 二氧化硫、二氧化氮等。
5、電流傳感器：無(wú)人機上的電能消耗和使用非常重要，尤其是在電池供電的情況下。電流傳感器可用于監測和優(yōu)化電能消耗，確保無(wú)人機內部電池充電和電機故障檢測系統的安全。電流傳感器工作通過(guò)測量電流（雙向），理想的情況下提供電氣隔離，以減少電能損耗和消除電擊損壞用戶(hù)系統的機會(huì )。
6、磁傳感器：在無(wú)人機，電子羅盤(pán)提供關(guān)鍵性的慣性導航和方向定位系統的信息?；诟飨虍愋源抛瑁ˋMR）技術(shù)的傳感器，較其他傳感器相比有明顯的地功耗優(yōu)勢，同時(shí)具有高精度、響應時(shí)間短等特點(diǎn)，非常適用于無(wú)人機的應用。
7、發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣流量傳感器：流量傳感器可以用于有效地監測電力無(wú)人機燃氣發(fā)動(dòng)機的微小空氣流速。許多氣體發(fā)動(dòng)機質(zhì)量流量傳感器都采用熱式技術(shù)，主要利用加熱的元件和至少一個(gè)溫度傳感器來(lái)量化質(zhì)量流量。MEMS熱式氣體質(zhì)量流量傳感器也在微計量范圍內利用熱原理及其適用于對重量要求較高的領(lǐng)域。
六、MEMS傳感器在智慧工業(yè)時(shí)代的應用
智能工廠(chǎng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強信息管理和服務(wù)，掌握產(chǎn)銷(xiāo)流程、提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線(xiàn)上人工的干預、及時(shí)正確地采集生產(chǎn)線(xiàn)數據，以合理的安排生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)進(jìn)度，并優(yōu)化供應鏈。傳感器應用非常廣泛，工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節都需要傳感器進(jìn)行監測，并把數據反饋給控制中心，以便對出現異常節點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)干預，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行。業(yè)界普遍認為，新一代的智能傳感器是智能工業(yè)的心臟，它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續運行，并讓工作人員遠離生產(chǎn)線(xiàn)和設備，保證人身安全和健康。
智能工廠(chǎng)應用場(chǎng)景
MEMS讓傳感器小型化、智能化，MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時(shí)代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環(huán)境條件的檢測，MEMS加速度計可以用來(lái)監測工業(yè)設備的振動(dòng)和旋轉速度。高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業(yè)機器人的導航和轉動(dòng)提供精確的位置信息。
MEMS在工業(yè)機器人中的應用
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