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MEMS传感器多功能组合应用是发展趋势

行业聚焦点中国仪表网2013年07月17日 13:56人气:14750

  导读:MEMS技术与IC技术比翼齐飞,成为21世纪技术前沿,并为多领域的技术发展提供了技术途径。MEMS可与多学科的技术交叉,形成各种MEMS结构与系统。从传感器应用需求可以看出,多功能的传感器组合应用要替代单一功能MEMS器件。
  
  从传感器应用需求可以看出,多功能的传感器组合应用要替代单一功能MEMS器件。各国MEMS技术发展都离不开政府的大力支持,我国也应对此进行安排并加以推进。
  
  MEMS技术与IC技术比翼齐飞,成为21世纪技术前沿,并为多领域的技术发展提供了技术途径。MEMS可与多学科的技术交叉,形成各种MEMS结构与系统。随着信息技术的发展,MEMS技术向多个技术领域和市场拓展,超摩尔定律的概念也逐渐清晰。MEMS技术最先应用是在MEMS传感器技术上,现在和未来的主要应用还是以传感器技术为主,形成MEMS系统。
  
  多功能组合应用是发展趋势
  
  目前,MEMS传感器及微系统的应用主要分为低成本产品,如智能手机、平板设备等消费性应用,需要的温度、压力、湿度、陀螺和加速度传感器等;低功耗的产品,如用于公共安全、环境监测物联网节点信息的温度、压力、湿度、气体、风速和风向采集的MEMS传感器等;高可靠产品,如用于汽车电子的MEMS传感器等:高端的高价格产品,如用于各种工业、矿业、油田、航空航天等控制的MEMS传感器等;特种需要的产品,如MEMS生物芯片产品,用于医学检查。从上面几种传感器应用需求可以看出,多功能的传感器组合应用将替代单一功能MEMS器件。
  
  物联网市场需求,是MEMS技术的多学科交叉特点得到充分发挥的例子。要实现一个特定范围内特定参数监测、数据分析和传输,不仅需要低功耗的MEMS传感器进行信息采集,也需要能够将这些信息进行转换并传输出来的接口。在无人监控区,传感器节点要能够持续工作,MEMS传感器采集信号、集成的ASIC电路进行信号转化和处理、RF-MEMS将信号发射出去、MEMS电池提供各节点单元工作的能源。
  
  多功能复合传感器和集成了信号处理与转换电路的集成传感器由于便于使用,所以市场情况最为明朗。MEMS技术可以实现集成传感器,可以将辅助电路中的元件和传感元件集成在一块芯片上,因而具有校准、补偿、自诊断以及网络通信的功能。如将温度、压力、湿度、陀螺、加速度和磁强计作为一个多功能传感器,采用两片式封装或是叠层封装与模拟ASIC和数字ASIC组成一个集成传感器。
  
  在集成传感器基础上,可以实现智能化,智能化传感器是微型计算机和传感器相结合的成果。它兼有检测、判断与信息处理的功能。智能化传感器与传统传感器相比,具有很多鲜明的特点,如自诊断和自校准功能,判断和信息处理功能;可以对测量值进行修正、误差补偿,从而提高测量精度;还可以实现多传感器多参数测量,测量的数据可存取,有数据通信接口,可以与微型计算机直接通信。
  
  需政府大力扶持
  
  博世、德州仪器与意法半导体是目前全球排名前几位的MEMS供应商,其市场规模在数十亿美元。面对这样的跨国半导体巨头,中国的企业不能够妄自尊大,也不需要妄自菲薄。第一,我们也有自己的优势,中国自有的消费类电子市场广大、汽车业正在蓬勃兴起、环境安全日益引起人们关注,这些均可以通过跨行业联合方式,逐步争取MEMS市场,并以此为契机,争取更大的国际市场。第二,在技术发展思路上,应把眼光放长远。对于部分目前国际上通用的技术应采取引进方式,缩短研究周期,看准下个阶段技术需求,集中投入进行技术储备。第三,统筹全局。产业链的整体技术能力建设十分重要,MEMS传感器技术的发展,需要整个产业链的发展,材料研究、设备制造也需要快速跟上。第四,MEMS传感器功能设计应多从应用角度考虑,形成多种传感器组合的整体技术解决方案,将模拟、数字ASIC和FPGA等技术直接引入。
  
  各国MEMS技术发展都离不开政府的大力支持,我国也应对此进行安排并加以推进。但是从某种角度来看,IC业与MEMS技术是一个体现综合国力的行业,在发达国家也被认为是高科技的代表(hightech)。新材料开发能力、设备制造能力、精加工能力、工程设计仿真软件开发能力、相关技术人才培养等都是构成一个先进IC和MEMS产业链的必要基础。IC和MEMS是一个需要大规模发展的行业,我国若能够以东北、华北、西北、西南、珠三角和长三角为主体形成多个产业链,不但可以确保我国在21世纪信息技术时代处于不落后的地位,也是一种可以防止国外技术封锁的战略需求。
  
  在MEMS生产方面,四十九所在MEMS传感器研制中采取的策略讲究实际,可以说是一种IDM模式、Fablite模式和Fabless模式的混合模式。其中MEMS与IC集成部分,也就是涉及ASIC的部分,采取了外协合作模式;而关于MEMS敏感芯片制作过程,四十九所则积极地进行扩产。由于四十九所具有多种传感器的研发和制造能力,所以将更多种传感器融合在一起,是四十九所的一个技术强项。
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