物联网需求推动MEMS传感器应用爆发

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不论是在家中、车上或工作场所,微机电(MEMS)应用已悄悄深入消费者生活。尽管不常受到注意,MEMS技术在过去20年间经历了剧烈的改变。随着物联网(IoT)不断发展,MEMS还将持续改进,达到更小、更省电的需求。

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  谈MEMS的发展现况。德国Fraunhofer电子纳米系统研究所(Fraunhofer ENAS)主任Martina Vogel指出,MEMS已从单一系统演变成今日复杂的智能整合系统。

  智能系统的发展可分为三个阶段。第一个阶段建立在单一基板或印刷电路板上,常应用在助听器、心律调整器等医疗设备,以及汽车的安全气囊上。第二个阶段的代表便是到处可见的智能型手机。

  第三个阶段的智能系统则整合了传感、驱动、资料处理、通讯等进阶功能,各个系统间可相互合作,成为物联网发展的基础,所牵涉的不只是矽晶片技术,也包含聚合技术、印刷技术、纳米科技等。

  在物联网的带动下,MEMS未来最大的挑战,将来自规格因素(form factor)、共同整合(co-integration)、功率消耗以及成本问题。目前已出现许多解决方案,但MEMS化学传感、3D堆叠等许多问题仍待解决。

  物联网中将有成千上万个应用设备,若为每个应用都提出一款传感技术,将不符合开发成本考量,因此标准化也相当重要。另外,MEMS也可大量应用在物联网中的气体与化学传感。与其他传感技术相比,MEMS能减少传感器50%的尺寸大小与制造成本。

  传感融合(sensor fusion)是物联网设备的另一个发展趋势,已有不少厂商正尝试研发与薄膜电池、微处理器(MCU)、ASIC、无线通讯功能整合的多重传感设备。而低功率无线电以及能源收集都是技术上的挑战。除整合上的困难外,巨量资料处理以及资料安全也都是必须解决的问题。

  智能家庭、智能电网的传感技术虽已成形,但目前仍欠缺相对应的基础设施。基础设施将负责传感资料的上层整合、收集、诠释。在较高的抽象层面,这些功能都需要一套标准规范资料的处理。

  穿戴式设备与医疗设备推动了系统级封装(SiP)技术发展,智能家庭或智能城市虽也应用了大量的MEMS与传感技术,但挑战却不尽相同,像是智能家庭或智能城市在规格因素方面便没有那么大的压力。

 
  智能汽车则又是完全不同的领域,智能汽车应用可分为非安全应用与安全应用。非安全应用基本上与消费者市场的MEMS相似,而在安全应用方面,已有像是整合了加速计、ASIC、压力传感功能等智能SiP技术出现。

 

 

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