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意法半导体开辟新战场: MEMS微执行器挑起重任

时间:2015-09-25 09:29来源:COMPOTECH 作者:徐俊毅 点击:

意法半导体执行副总裁兼模拟器件MEMS及传感器产品事业部总经理Benedetto Vigna(卫博涛)

 

根据市场研究机构Semico Research的最新市场报告显示,2014年全球MEMS市场规模达到143亿美元。随着物联网产业的蓬勃发展,未来预计MEMS市场规模将从2013年的124亿美元成长至2018年的433亿美元,年复合成长率(CAGR)为28.4%。MEMS市场在未来5年仍将保持高速成长态势。


作为全球最大的消费类MEMS器件供应商,意法半导体迄今为累计销售了超过100亿件MEMS产品。产品包括运动传感、环境检测、音频传输以及各式微执行器,其MEMS产品处于消费电子、工业以及物联网应用的前沿地带。

 

“从任天堂(Nintendo)Wii到智能型手机,MEMS市场经历了快速扩张和巨大变化。MEMS的应用潜力尚未完全被开发,直到现在真正的杀手级应用仍没出现。MEMS市场的下一波发展方向将会是致动器的相关应用。这些精巧的小机器多年来一直在缓慢地积累能量,随着物联网时代来临,这些微致动器将能引领新的应用发展,赶上这波浪潮的企业也将创造属于自己的机会。举例来说,下一波应用包括让人机互动变得更自然的微型反射镜、更小更快的手机/相机自动对焦解决方案以及新型3D打印的喷墨印头。”意法半导体执行副总裁兼模拟器件MEMS及传感器产品事业部总经理Benedetto Vigna(卫博涛)表示。

MEMS器件双向操作产生不同市场


 
MEMS器件在工作的时,主要的能量传递行为是实现电能与机械能的互转。在常见的MEMS传感器应用中,如MEMS运动传感器、MEMS温度传感器、MEMS麦克风传感器,外部物理变化引起MEMS器件机械能变化,然后通过MEMS系统转为相应的电信号,通过处理这些电信号获取外部信息,让电子系统能够感知外部的变化。
既然外部的物理变化可以通过MEMS器件转换为电信号,那么反过来呢?


MEMS微执行器工作原理示意

 

通过控制电信号,实现可控的MEMS器件机械能的改变,就成为了微执行器。MEMS微执行器实际上是在极为微小的器件上实现电能转换为机械能的精密机构。由此也衍生出一系列应用,形成多条执行器产品线。


意法半导体MEMS产品,在消费类市场保持领先位置,MEMS产品产品组合共六大类产品,三大类是传感器(环境传感器、MEMS麦克风、运动传感器),另外三大类是MEMS执行器(压电式执行器、微反射镜光学微执行器、射流微执行器),在加上触控产品、低功耗模拟器件以及射频芯片,形成了完整的MEMS产品组合。


意法半导体拥有完整的MEMS产品组合

“我们在MEMS工艺布局非常完善。不管做MEMS的传感器还是推进器,除了要有很好的MEMS结构工艺,同时也要有很好的低功耗数字电路开发能力。此外,意法半导体公司在25年之前就研发出推向市场所谓的BCD技术,MEMS结构与BCD技术的结合,就让我们做MEMS的推进器具有独一无二的优势。”

 

MEMS执行器


MEMS谐振微反射镜装置
 
意法半导体的微执行器技术主要体现在微型反射镜、压电执行器以及射流微执行器应用方面。压电执行器通过改变电压,移动微小物体。喷墨打印机、照相机自动对焦都是压电式微执行器的应用领域。射流微执行器通过温控实现液体的弹射和控制,在喷墨打印头中进行精确的喷射控制。静电式微执行器,通过静电控制使物体进行移动,免触控用户界面,超级本投影是最新应用方向。微反射镜技术则可以用微型投影仪进行脸部识别。
 

 
英特尔展示的RealSense技术,背后的关键组成就是意法半导体的MEMS执行器技术。联想的Yoga笔记本电脑也采用MEMS执行器产品。

 

“一加”2015年度旗舰机型“一加2”手机依靠意法半导体传感器强化其优异的拍照系统性能,包括一个极快的0.2秒 “人眼级”激光对焦时间和光学防抖技术,防抖精度提升20%,功耗比标准光学防抖手机拍照系统降低55%。这其中,意法半导体的L2G2IS陀螺仪驱动一加2手机的光学图像稳定系统(OIS),提升在低光条件下拍照的相片锐度,消除手机摄像的抖动现象。这款两轴MEMS陀螺仪保证感测单元具有独特的特性,通过数字接口向相机提供角速率测量值。


除了消费市场,微执行器也被应用在更多领域。Debiotech是一家著名的医药公司,他们将MEMS微执行器技术应用在胰岛素供给中。微执行器不仅将液体输送变得更加精确,而且将整个系统的体积大大缩小,病人携带一星期胰岛素的剂量,贴在身体上就可以。


 

 “目前,微执行器业务占整个MEMS业务约为25%。胰岛素注射、3D打印,它的出发点已经不是消费类市场。我们坚信,这类技术后续带来的便利,在非消费类市场本身开发周期、生命周期更长的市场里,对于它的应用和认知会更加多元化。”

 

目前意法半导体在几个MEMS新兴领域都有投入和产品。未来,MEMS传感器和执行器在实现智能对象(物联网与穿戴式装置)、智能生活空间(智慧城市、智慧工业与智慧家庭)及智慧驾驶(绿色环保汽车与车联网)领域将扮演的重要角色,并由此进一步壮大和完善MEMS器件生态系统。

(责任编辑:jane)
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