MEMS產(chǎn)品與技術(shù)，讓創(chuàng )新超越一切可能

　　有人說(shuō)，下一波推動(dòng)電子產(chǎn)業(yè)快速增長(cháng)的機會(huì )是物聯(lián)網(wǎng)，而物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)發(fā)展將在很大程度上依賴(lài)于包括MEMS在內的傳感器技術(shù)。在前不久閉幕的消費電子展CES2016上，眾多創(chuàng )新產(chǎn)品也印證了這樣的觀(guān)點(diǎn)。

　　在近日由EEVIA主辦的第五屆“趨勢 創(chuàng )新 共贏(yíng)”年度中國ICT媒體論壇暨2016產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì )上，ADI亞太區微機電產(chǎn)品市場(chǎng)和應用經(jīng)理趙延輝(Neil)的MEMS主題演講中，也分享了類(lèi)似的觀(guān)點(diǎn)——曾經(jīng)主要針對汽車(chē)應用的MEMS技術(shù)，在以可穿戴為代表的物聯(lián)網(wǎng)應用中成為其市場(chǎng)增長(cháng)的關(guān)鍵?！癕EMS正在讓創(chuàng )新超越一切可能?！盢eil表示。

　　“MEMS powered”創(chuàng )新無(wú)處不在

　　MEMS傳感器經(jīng)歷了從汽車(chē)延伸到手機的快速成長(cháng)，現在正在拓展智能穿戴，再到IoT和工業(yè)4.0，成長(cháng)空間巨大。而其中，中國手機和智能穿戴等消費電子廠(chǎng)家采用的MEMS傳感器越來(lái)越多?！坝袛祿砻?，他們所占全球MEMS的市場(chǎng)份額，已經(jīng)從2011年的9%提升到2015年的30%?！盢eil指出。

　　健康監測、運動(dòng)監測、貴重物品跟蹤……各種應用場(chǎng)景在生活中無(wú)處不在

　　“曾經(jīng)有一個(gè)火災報道，兩個(gè)消防員進(jìn)入火場(chǎng)之后因為找不到回來(lái)的路而犧牲了。如果有一個(gè)集成MEMS慣性傳感器的電子設備可以在室內實(shí)現自動(dòng)導航，自動(dòng)記錄你的運動(dòng)軌跡從而指導你按照這個(gè)軌跡安全返回，就不會(huì )有這樣的悲劇發(fā)生?！盢eil以一個(gè)真實(shí)的消防悲劇故事開(kāi)啟了MEMS創(chuàng )新應用的分享。事實(shí)上，MEMS在導航中的應用已經(jīng)遠不是什么黑科技，包括陀螺儀、加速度傳感器等ADI公司的MEMS慣性傳感器在機器人導航、安全跟蹤等類(lèi)似應用中獲得采訪(fǎng)，但相關(guān)的創(chuàng )新應用機會(huì )依然很多有待開(kāi)發(fā)。

　　MEMS對于生活中可能接觸到的應用而言，近年來(lái)大家耳熟能詳的應該是在監控監測方面的應用，特別是手環(huán)和智能手表等可穿戴產(chǎn)品?！皩?shí)際上可穿戴產(chǎn)品市場(chǎng)還有大量不一樣的監測應用，這些創(chuàng )新應用正在層出不窮涌現?！盢eil指出，并羅列了多個(gè)應用案例：用于執行任務(wù)過(guò)程的爆炸沖擊檢測的士兵安全頭盔;在跆拳道和拳擊運動(dòng)員以及冰球等類(lèi)似身體對抗很激烈的一些比賽以及訓練中可以通過(guò)在衣服等裝備中采用MEMS傳感器，實(shí)現對抗中各種力度和方位數據監測，達到智能訓練的目的;實(shí)現箭速、飛行動(dòng)力學(xué)和弓性能等信息分析的高精度箭術(shù)運動(dòng)……

　　“同樣對于可穿戴，我們還可以更廣泛地應用到奶牛、寵物以及貴重物品的監測上，這些是我們平常大家接觸不是特別多的，但是所有這些點(diǎn)都會(huì )是MEMS潛在的增長(cháng)點(diǎn)?！盢eil表示，“萬(wàn)物互聯(lián)的潛在市場(chǎng)遠大于我們今天所說(shuō)的手機或者我們大家現在所了解的可穿戴，有可能家里面所有的家電、所有的門(mén)窗都要放一個(gè)MEMS傳感器。比如說(shuō)我一推門(mén)進(jìn)來(lái)，家里面的媒體產(chǎn)品打開(kāi)，晚上起來(lái)還可以自動(dòng)把夜燈打開(kāi)，這個(gè)市場(chǎng)需求非常大?！?/p>

　　低功耗、小尺寸、高精度，讓創(chuàng )新應用成為可能

　　近年來(lái)，ADI公司的MEMS產(chǎn)品獲得包括Withings、中國小米、卡西歐等眾多全球領(lǐng)先用戶(hù)的采納?！盀槭裁碅DI在這些產(chǎn)品里面贏(yíng)得了市場(chǎng)份額，或者說(shuō)在我們的售價(jià)相對比較高的時(shí)候選擇ADI的MEMS傳感器?總結主要有三點(diǎn)：第一是功耗;第二是精度;第三是尺寸，正是這三點(diǎn)優(yōu)勢幫我們贏(yíng)得了市場(chǎng)?！盢eil指出。

　　可穿戴產(chǎn)品用戶(hù)通常最大的痛點(diǎn)便是需要頻繁充電，這也是小米定義其手環(huán)之初就準備解決的痛點(diǎn)。它的產(chǎn)品在測試的時(shí)候，就是說(shuō)如果不考慮振子頻繁振動(dòng)的情況下，持續使用時(shí)間可以達到三個(gè)月，所以保守的說(shuō)可以達到用戶(hù)一個(gè)月不用充電，工作功耗低至1.8uA 的ADXL362輕松幫助小米實(shí)現了其超低功耗的設計，而這款產(chǎn)品在2015年實(shí)現了約1200萬(wàn)的出貨量，一舉使小米成為全球第二大手環(huán)制造商?！跋裼锌蛻?hù)給每一個(gè)奶牛的脖子上都戴一個(gè)MEMS傳感器進(jìn)行奶牛監測，有客戶(hù)通過(guò)了薄膜切斷型燃氣表來(lái)實(shí)現五級以上的地震自動(dòng)切斷以防止二次災害的發(fā)生……這頭奶牛直到死掉，或者燃氣表下一次更新?lián)Q代之前都不需要換電池，否則人力成本和時(shí)間成本太高了?！盢eil指出。

　　小米官方微博——為什么小米手環(huán)使用ADI公司的ADXL362加速度計?

　　“經(jīng)常有人戴智能手環(huán)坐飛機國際旅行，在飛機上不可能有很大的運動(dòng)量，但你一下飛機手環(huán)就顯示你走了數千步。這個(gè)與實(shí)際情況出入很大的計步結果是如何出來(lái)的?這就是由于傳感器精度問(wèn)題造成的?！睂τ贛EMS傳感器的精度問(wèn)題，Neil給出了一個(gè)常見(jiàn)的計步嚴重偏差的例子，“這是加速度計的采樣頻率不夠，導致將飛機高頻振動(dòng)計算成規律的低頻運動(dòng)，也可能是傳感器對高頻濾波處理不當，導致傳感器不能實(shí)現對高頻信號干擾濾除”。

　　第三個(gè)重要的性能指標是尺寸?！斑@個(gè)很容易理解了，比如說(shuō)頭盔上佩戴的和裝在護欄上的，這也是國內的一個(gè)項目，裝在護欄上，如果車(chē)輛碰撞了都知道哪一塊出現碰撞，這都需要尺寸非常小，所以對尺寸上也是有很高的要求?！盢eil指出。事實(shí)上，MEMS近年來(lái)在很多創(chuàng )新應用中，對產(chǎn)品尺寸都有非?？量痰囊?，例如珠寶等奢侈品的安全跟蹤、便攜導航功能需要的陀螺儀、磁力計MEMS，甚至我們的信用卡里面都有機會(huì )用到MEMS，這些都要求MEMS夠小、夠薄。

　　基于A(yíng)DI MEMS陀螺儀和MEMS 加速度計的大疆無(wú)人機

　　“作為最早進(jìn)行MEMS研發(fā)的企業(yè)之一，ADI在相關(guān)技術(shù)研發(fā)上一直走在世界的前列，MEMS讓創(chuàng )新超越一切可能，我們一直在讓MEMS超越一切可能?！盢eil指出。據悉，ADI公司在上世紀八十年代即開(kāi)展了MEMS產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)，2002年其MEMS產(chǎn)品出貨量已達到一億片!而三年前出貨量已經(jīng)超過(guò)10億片。其多款MEMS產(chǎn)品在性能和功能在業(yè)界保持領(lǐng)先地位。

　　ADI創(chuàng )新MEMS產(chǎn)品線(xiàn)發(fā)展roadmap

　　“前面介紹過(guò)的在小米手環(huán)上獲得應用的ADXL362，四年前推出時(shí)就是全球功耗最低的加速度計。而直到今天，它依然是該領(lǐng)域的最低功耗記錄保持者?！盢eil指出。事實(shí)上，類(lèi)似的紀錄保持者在A(yíng)DI還不少，據Neil指出，該公司2011年發(fā)布的第一顆能夠支持到175度高溫的雙軸iMEMS加速度計ADXL206，直到今天ADI還是唯一一家能夠做到支持175度高溫傳感器的廠(chǎng)商。此外，ADXL375是同類(lèi)最高帶寬和最低功耗的3軸、200g數字MEMS加速度計;戰術(shù)級10自由度傳感器ADIS16488在重力加速度效應、溫度系數和帶寬等重要特性方面超過(guò)所有其它同類(lèi)陀螺儀/IMU產(chǎn)品(改善最多可達100倍)……

　　“無(wú)論是小米還是大疆的無(wú)人機，他們?yōu)槭裁催x擇ADI的產(chǎn)品?MEMS器件的高性能帶來(lái)的安全和可靠性非常重要?！盢eil指出。事實(shí)上，在市場(chǎng)競爭日益激烈、越來(lái)越強調產(chǎn)品“Time to market”重要性的今天，除了在精度、尺寸和功耗這三大metric之外，很多廠(chǎng)商還有更深層的關(guān)注，即整體設計技術(shù)支持?！皞鹘y的傳感器市場(chǎng)一般是傳感器提供一個(gè)原始數據，而我們的傳感器將越來(lái)越多的上層處理放到單芯片里面，包括數據的處理、算法的處理等?！盢eil介紹。