原创 谁将是下一个幸运儿?MEMS器件消费电子应用热点透视

2009-2-13 15:42 1136 0 分类: 工程师职场
       市场上大众的目光都聚集在MEMS器件为消费者所带来的新奇使用经验,游戏机、手机与数码相机是其中最活跃的市场。据法国Yole Development预测,2011年整体MEMS市场将增长到108亿美元,2006年至2011年的年复合增长率为13%。

    iPhone和Wii等产品为MEMS运动传感器打开了一个巨大的消费市场,但这仅仅是一个开端。未来消费电子产品中可能会用到的MEMS器件还包括迅速上位的硅微机械麦克风、取代石英组件的硅振荡器、个人导航用陀螺仪、用于屏幕背光调整的光感应器……谁将是下一个市场的宠儿?


    MEMS运动传感器风头正劲


    越来越多的OEM也认识到,支持运动的特点和功能是使其产品设计别具特色的有效方式。因此,MEMS运动传感器现在成了关键要素,正在改变消费者与其电子产品互动的方式。Yole Development预测在游戏机和手机等大批量产品的推动下,消费电子类MEMS运动传感器市场的复合年增长率将高达30%,到2011年达到5.62亿美元。


    iPhone的视图“纵向-横向”转换特色功能只是MEMS运动传感器所支持的诸多功能之一,MEMS目前可以支持和实现的其它特色功能还包括:


    ·活动监控:计步器


    ·情景感知:电源管理、特色激活


    ·用户界面:数字输入(姿势识别)、变焦功能


    ·相机应用:快门速度优化、图像稳定、自动全景拼接


    ·炫光信息(Wave Messaging)


    ·显示器接口/控制:卷动、浏览、大型文档扫视(如网页、地图)


    ·通过运动输入来控制游戏动作


    ·电子罗盘补偿


    ·梯形失真校正


    ·水平监控/校正


    ·针对微型硬盘的冲击检测


    ·面向数据录入的防窃密检测


    除了手机以外,目前运动传感器据称可支持数百种应用与产品,包括体育辅助器件、游戏机控制器、便携媒体播放器、数码相机与摄像机、笔记本主动硬盘保护、液晶投影仪、便携医疗设备、电动工具以及便携导航设备等。


    ADI深圳分公司技术行销经理何凌表示:“手机和移动游戏机仍然是目前该市场最活跃的两大类应用。与2007年相比,2008年多数厂商转向三轴MEMS器件,MEMS加速计很可能出现指数级增长。”ADI公司在MEMS创新与制造方面积累了近20年的丰富经验,迄今为止,该公司已经出货逾4亿个MEMS惯性传感器。据介绍,ADI目前正在供应其第四代MEMS运动传感器,凭借独特的设计方法与创新性的电路设计,新一代产品具有汽车级质量可靠性,尺寸小成本低、性能进一步得到优化,可以满足消费电子产品的低功耗要求,并且适于大批量制造。


    飞思卡尔也表示,由于手机的组件封装和PCB等硬件必须非常小巧,因此该公司针对这一市场推出了高灵敏度加速计系列MMA73x0L,并且在3×5×1mm的LGA封装中包含了体积最小的变频器。


    硅麦克风2012年主宰手机市场


    除了运动传感器,MEMS麦克风近年来在手机中的份额也出现强劲增长。iSuppli公司的手机拆机分析结果显示,MEMS麦克风在摩托罗拉和LG手机中的份额强劲增长,诺基亚、索尼爱立信和HTC也开始采用MEMS麦克风。该公司预测,到2012年,MEMS麦克风的营业额将达到2.115亿美元,开始主宰手机市场。且从去年开始,MEMS麦克风也已进入笔记本电脑和蓝牙耳机,预计未来还将被更多便携终端设备如数码相机和摄像机等采用。


    “在为电子行业忠心服务将近50年后,电容式麦克风开始让位于硅微机械麦克风。MEMS麦克风具有许多优点:它们可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与CMOS工艺及其它音频电路相集成,并具有改进的噪声消除性能与良好的RF及EMI抑制性能。”iSuppli公司MEMS总监与首席分析师Jeremie Bouchard说,“目前,MEMS麦克风的数量占整个麦克风市场的比例还不到10%,但我们预计在未来四年内,其出货量将以32%的年增长率增加,到2012年将超过10亿片。”


    尽管集成语音、音乐与视频的电子设备的数量在不断增加,但这些便携式电子产品的声音质量却未能达到消费者的预期。


    为此,以提供高保真音频技术而被音响爱好者所熟知的ADI公司最近推出了信噪比(SNR)大于61dB的MEMS麦克风系列产品ADMP421/ADMP40,而目前蜂窝电话中最高质量的声音仅为55dB。新的全向输入麦克风可提供数字输出或模拟输出,在100Hz到超过15kHz范围内具有良好的频率响应,而且封装尺寸与成本都能满足便携式电子产品制造商的设计要求,具有高保真音/视频回放、会议召集、TIA-920兼容VoIP、语音识别等功能。


    除了更好的声音质量,超小型化及低功耗也是MEMS麦克风的主要发展趋势。英飞凌面向消费和计算机通信设备推出了新一代微型MEMS麦克风SMM310,其尺寸只有传统麦克风的一半,而功耗更低,采用1.5~3.3V电源的微型MEMS麦克风功耗只有ECM麦克风的大约三分之一(70μA)。据介绍,基于MEMS技术的SMM310的声学和电气性能可与传统麦克风媲美,但其更坚固耐用,能更好地承受震动和冲击,且耐热性更好,可承受最高260℃的温度。因此它可以焊接到任何标准PCB上,并且能适用于大众消费产品通用的全自动化生产线。


    全球第一大MEMS麦克风大厂楼氏电子(Knowles)也于日前宣布,将于2010年跨入第四代MEMS麦克风,为满足3C产品持续朝向轻薄短小发展方向需求,第四代MEMS麦克风体积将较第一代大幅缩小将近75%。


    应对消费电子快节奏挑战


    消费电子市场上每天都有新应用面世,为MEMS制造商带来大量机会,但与此同时,他们也不得不面对复杂严苛的市场挑战。霍尼韦尔中国研发中心先进技术实验室高级经理Liao Hang对此表示:“我们在消费电子市场面对的主要挑战是极短的产品生命周期和更低的成本要求。”


    全磊微机电是台湾地区第一家以微机电制程技术(MEMS)制作压力感应器组件的公司,该公司研发部经理许晋福认为,随着使用量的增大,市场价格机制势必会导致价格快速下降,因此最大的难点应该是如何迅速并实时地反映并控制成本。


    此外,许晋福还指出,产品性能应朝更微小、灵敏、抗干扰、低误差等方向努力。ADI的何凌对此表示赞同:“除了成本,可靠性和高性能也是我们所面对的挑战,从事创新性MEMS设计与制造的多年经验是克服这些挑战的唯一途径。与竞争对手相比,我们的主要优势在于我们的三轴产品拥有较小的封装和极低的功耗。”


    不能忽视的一点是,终端制造商比较关心MEMS能带给他们什么奇特的内容和哪些改善的用户体验,他们想要的是完整的交钥匙硬件和软件解决方案,而不仅仅是传感器组件。飞思卡尔已经采取了很多措施来满足这一需求。例如为自由落体检测提供完整的软件解决方案。


    更小巧的封装是获得便携消费电子产品青睐的一个必要条件。MEMS器件集成经历了如下过程:从独立的器件发展到基础集成,再到技术合并和选择性的集成,最后将实现完全集成。通过在SoC和SiP中集成批量和表面微加工MEMS、混合信号和嵌入式控制IC,可以开发出集成度更高的MEMS器件。例如,通过结合CMOS和MEMS技术的封装内集成,飞思卡尔的多芯片(变频器+ASIC)方法可实现更小巧的组件;利用分技术区实现惯性和压力传感器,还可以实现更大的设计灵活性并最大限度地提高产品性能。


    除了上述产品之外,未来可能用于消费电子的MEMS器件还包括微镜、射频开关可调电容、微型自动聚焦变焦、谐振器、微型燃料电池等。霍尼韦尔的Liao Hang表示未来看好RF MEMS设备,以及有助于延长电池使用寿命的节能设备。


    由于MEMS器件创造新功能的潜力巨大,所以目前尚难以预测未来什么产品将获得成功,以及该市场的规模将变得多大。究竟谁将会成为市场的下一个宠儿?让我们拭目以待,更多资料,请查询:www.seekic.com

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