MEMS傳感器是工業(yè)的寵兒之一,在生活的方方面面都有MEMS傳感器的身影。為繼續增進(jìn)大家對MEMS傳感器的認識,本文Ameya360電子元器件采購網(wǎng)將對MEMS傳感器的優(yōu)勢以及MEMS未來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢予以介紹。
一、MEMS傳感器有什么優(yōu)勢
因為傳統的基于機電工藝制成的傳感器和執行器在體積、價(jià)格和產(chǎn)能上不能適應工業(yè)、消費電子等領(lǐng)域的需求,MEMS開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。
與傳統的傳感器相比,MEMS傳感器在尺寸、性能、智能化等方面都具有明顯的優(yōu)勢。例如,在陀螺儀及麥克風(fēng)方面,MEMS技術(shù)的應用為之技術(shù)升級帶來(lái)較大跨越。
比較1:陀螺儀。傳統的光纖陀螺儀,體積雖然越來(lái)越小,但對于放入一些電子產(chǎn)品而言是不可能完成的。而且為了保證性能,這樣一個(gè)陀螺儀的產(chǎn)量之低和價(jià)格之高也是可想而知。
而我們現在智能手機上采用的陀螺儀則是MEMS陀螺儀。其體積小、功耗低、易于數字化和智能化,特別是成本低,易于批量生產(chǎn),非常適合手機、汽車(chē)牽引控制系統、醫療器材這些需要大規模生產(chǎn)的設備。
比較2:麥克風(fēng)。傳統麥克風(fēng)的七八種機械配件可全部集成在一塊很小的MEMS傳感器芯片上。由上圖可見(jiàn),MEMS麥克風(fēng)置于手機中,體積非常小,重量也比較輕。
由于是芯片制造,一致性好、功耗低,更易于批量生產(chǎn)。MEMS傳感器的出現滿(mǎn)足特定產(chǎn)品小體積、高性能的要求。
MEMS整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈比較復雜,涉及的廠(chǎng)商眾多。其產(chǎn)業(yè)鏈的上游負責MEMS器件設計、材料和生產(chǎn)設備供應,中游生產(chǎn)制造出MEMS器件,下游使用MEMS器件來(lái)制造終端電子產(chǎn)品。
我國的設計、制造、封裝測試廠(chǎng)商也早已開(kāi)始積極布局,已形成完整的MEMS產(chǎn)業(yè)鏈。其設計產(chǎn)業(yè)主要分布在環(huán)渤海和長(cháng)三角地區。制造線(xiàn)主要集中在北京、上海、無(wú)錫、杭州、蘇州、淄博等城市。
二、MEMS未來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢
(1)MEMS 和傳感器呈現多項功能高度集成化和組合化的趨勢。由于設計空間、成本和功耗預算日益緊縮,在同一襯底上集成多種敏感元器件、制成能夠檢測多個(gè)參量的多功能組合MEMS 傳感器成為重要解決方案。
(2)傳感器智能化及邊緣計算。軟件正成為 MEMS 傳感器的重要組成部分,隨著(zhù)多種傳感器進(jìn)一步集成,越來(lái)越多的數據需要處理,軟件使得多種數據融合成為可能。MEMS 產(chǎn)品發(fā)展必將從系統應用的定義開(kāi)始,開(kāi)發(fā)具有軟件融合功能的智能傳感器,促進(jìn)人工智能在傳感器領(lǐng)域更廣闊的應用。
(3)傳感器低功耗及自供能需求日趨增加。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)等應用對傳感需求的快速增長(cháng),傳感器使用數量急劇增加,能耗也將隨之翻倍。降低傳感器功耗,采用環(huán)境能量收集實(shí)現自供能,增強續航能力的需求將會(huì )伴隨傳感器發(fā)展的始終,且日趨強烈。
(4)MEMS 向 NEMS 演進(jìn)。隨著(zhù)終端設備小型化、種類(lèi)多樣化,推動(dòng)微電子加工技術(shù)特別是納米加工技術(shù)的快速發(fā)展,智能傳感器向更小尺寸演進(jìn)是大勢所趨。與 MEMS 類(lèi)似,NEMS(納機電系統)是專(zhuān)注納米尺度領(lǐng)域的微納系統技術(shù),只不過(guò)尺寸更小。
(5)新敏感材料的興起。薄膜型壓電材料具有更好的工藝一致性、更高的可靠性、更高的良率、更小的面積,可用于 MEMS 執行器、揚聲器、觸覺(jué)和觸摸界面等。未來(lái) MEMS 器件的驅動(dòng)模式預計將從傳統的靜電梳齒驅動(dòng)轉向壓電驅動(dòng)。
(6)更大的晶圓尺寸。相比于目前業(yè)界普遍 應用的 6 英寸、8 英寸晶圓制造工藝,更大的晶圓尺寸能夠很大程度上降低成本、提高產(chǎn)量,并且晶圓尺寸的擴大與芯片特征尺寸的縮小是相應促進(jìn)和互相推動(dòng)的。
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