关于MEMS传感器最全的一篇科普文！ [复制链接]
未来物联网 发表于 2018-4-3 20:55:25 查看: 222 帖子

MEMS 的全称是微型电子机械系统，利用传统的半导体工艺和材料，集微传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。具有小体积、低成本、集成化等特点。
MEMS工作原理图



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MEMS传感器的应用领域
除了智能手机，MEMS传感器将会在 AR/VR、可穿戴等消费电子，智能驾驶、智能工厂、智慧物流、 智能家居、环境监测、智慧医疗等物联网领域广泛应用。
1、可穿戴设备应用
以小米手环为例，就用到了ADI的MEMS加速度和心率传感器来实现运动和心率监测。 Apple Watch内部除了MEMS加速度计、陀螺仪、MEMS麦克风，还有使用脉搏传感器。



2、VR应用
VR设备需要足够精确测定头部转动的速度、角度和距离，采用MEMS加速度计、陀螺仪和磁力计来进行测定是重要的解决方案之一，几乎成为VR设备的标配。Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都采用了MEMS加速度计和陀螺仪，未来VR设备也可能会使用MEMS眼球追踪技术。



3、无人机应用
无人机飞行姿态控制技术上，MEMS传感器又有了施展的空间。结合加速度计和陀螺仪，可以算出角度变化，并确定位置和飞行姿态。MEMS传感器能在各种恶劣条件正常工作，同时获得高精度的输出。MEMS加速度计和陀螺仪在无人机上的应用可谓是大放异彩。



4、车联网应用
车联网是物联网发展的重大领域，智能汽车是车联网的核心，正处于高速发展中。在智能汽车时代，主动安全技术成为备受关注的新兴领域，需要改进现有的主动安全系统，比如侧翻（rollover）与稳定性控制（ESC），这就需要MEMS加速度传感器和角速度传感器来感测车身姿态。
语音将成为人与智能汽车的重要交互方式，MEMS麦克风将迎来发展新机遇。MEMS传感器在汽车领域还有很多应用，包括安全气囊（应用于正面防撞气囊的高g值加速度计和用于侧面气囊的压力传感器）、汽车发动机（应用于检测进气量的进气歧管绝对压力传感器和流量传感器）等。
5、自动驾驶应用
自动驾驶技术的兴起，进一步推动了MEMS传感器进入汽车。虽然GPS接收器可以计算自身位置和速度，但在GPS信号较差的地方（地下车库、隧道）和信号受到干扰的时候，汽车的导航会受到影响，这对自动驾驶来说是致命的缺陷。利用MEMS陀螺仪和加速度计获取速度和位置（角速度和角位置），车辆任何细微的动作和倾斜姿态，都被转化为数字信号，通过总线，传递给行车电脑。即便在最快的车速状态下，MEMS的精度和反应速度也能够适应。得益于硅体微加工、晶片键合等技术的发展，精度已经上升到0.01。
6、工业应用
MEMS让传感器小型化、智能化，MEMS传感器将在智慧工业时代大有可为。MEMS温度、湿度传感器可用于环境条件的检测，MEMS加速度计可以用来监测工业设备的振动和旋转速度。高精度的MEMS加速度计和陀螺仪可以为工业机器人的导航和转动提供精确的位置信息。
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主要MEMS传感器种类及供应商
MEMS传感器种类繁多，主要的MEMS传感器包括运动传感器、压力、麦克风、环境、光传感器等。其中运动传感器可分为陀螺仪、加速度计、磁力计。
1、MEMS运动传感器
MEMS运动传感器主要有加速度计、陀螺仪、磁力计三大类，加速度计和陀螺仪可以集成为六轴惯性传感器；磁力计和加速度计集成为电子罗盘（e-compass），加速度计、陀螺仪和磁力计可集成为9轴传感器。
惯性传感器（加速度计+陀螺仪）厂家有：意法半导体（ST）、旭化成微电子（AKM ）、应美盛（InvenSense）、罗伯特、博世等。
电子罗盘（磁力计+加速度计）厂家有：旭化成微电子（AKM ）、雅马哈（Yamaha）、阿尔卑斯（Alps Electric） 、美新半导体（MEMSIC）（2016年7月被华灿光电收购）等。
2、MEMS麦克风厂商
主流MEMS麦克风制造厂商





序号
公司
总部
MEMS传感器技术
IC技术
封装技术
1
楼氏电子
美国
自有
奥地利微
自有
2
瑞声科技
江苏
英飞凌
英飞凌
自有
3
歌尔声学
山东
英飞凌
英飞凌
自有
4
BSE
韩国
英飞凌
英飞凌
自有
5
意法半导体
意大利
欧姆龙
自有
--
6
应美盛
美国
自有
自有
--
3、MEMS压力传感器厂商
主流MEMS压力传感器制造厂商

序号
公司
1
GE
2
博世
3
欧姆龙
4
NXP（收购飞思卡尔）
5
ADI
6
菲尔斯特
7
香港HKST
8
TDK-EPC
9
Silicon Microstructures
10
Sensimed
11
敏芯微（MEMSensing)
12
华美澳通
13
北京青鸟元芯
14
中科院上海微系统所
15
无锡纳微电子有限公司
16
上海芯敏微系统技术有限公司（SIMST)
17
Consensic
18
盾安环境
4、MEMS环境传感器
环境传感器可细分为气体、温度和湿度传感器等。MEMS温度传感器可用于任何需要检测温度的地方。
国内外MEMS温度传感器供应商

序号
公司
1
博世(Bosch）
2
Hygrometrix
3
德州仪器（TI）
4
瑞士盛思锐（Sensirion)
5
欧姆龙
MEMS湿度传感器在工业控制、气象、农业、矿山检测等行业中得到了广泛的应用。
国内外MEMS湿度传感器供应商

序号
公司
1
博世(Bosch）
2
意法半导体（ST）
3
MEMS Vision
4
瑞士盛思锐（Sensirion)
5
精量电子（TE Sensor)
MEMS气体传感器主要用于检测目标气体的成分、浓度等。
国内外MEMS气体传感器供应商

序号
公司
1
博世(Bosch)
2
奥地利微电子(AMS)
3
Cambridge CMOS
4
瑞士盛思锐（Sensirion)
5
瑞士Micronas
6
美国Synkera
7
苏州能新达（汉微电子公司）
8
武汉微纳传感科技
9
炜盛科技
5、MEMS生物传感器
MEMS生物传感器目前处于发展初期。MEMS生物传感器是利用生物分子探测生物反应信息的器件，被列为新世纪五大医学检验技术之一，是现代生物技术与微电子学、化学等多学科交叉结合的产物。未来MEMS生物传感器在医学、食品工业、环境监测等领域具有广阔发展空间。
3
MEMS产业链
MEMS是多学科交叉的复杂系统，整个产业链涉及设计、制造、封装测试、软件及应用方案环节。MEMS产业链的上游负责MEMS器件设计、材料和生产设备供应，中游生产制造出MEMS器件、下游使用MEMS器件制造终端电子产品。



MEMS整个产业链复杂，涉及的厂商众多；中国的设计、制造、封装测试厂商都在积极布局MEMS，已形成完整