隨著我國汽車電子、新型數位消費電子和醫療電子等產業的快速發展，對MEMS感測器的 各種新需求和基於該技術的創新不斷湧現，為此專業科技市場分析機構北京華興萬邦管理諮詢有限公司走訪了總部位於歐洲芬蘭的老牌微機電系統(MEMS)傳感 器製造商VTI科技(VTI Technologies)。該公司高管告訴分析師：隨著各種新的應用不斷出現，以及MEMS器件廠商的技術創新，MEMS感測器產業將迎來一輪新的機 會。

VTI科技是一家在MEMS感測器領域內擁有成熟的產品開發和生產製造經驗的企業，在赫爾辛基近郊的總部擁有一座帶有2840平米潔淨室的晶圓處理及封裝工廠。各種新應用以及相關新產品的開發是該公司目前關注的重點，同時高度重視中國等新興市場的應用開發，其亞洲總部設在中國北京。

VTI科技位於芬蘭赫爾辛基的總部大樓和MEMS感測器工廠

作為一家擁有20多年MEMS行業經驗、年出貨量達3000多萬個感測器的全球最大的獨立MEMS廠商之一，VTI科技的核心產品是三維微機電系統感測器(3D MEMS)。該感測器由帶有金屬電容板的底座、帶有運動感應結構的中間層和頂蓋三個不同的矽層用玻璃粘合在一起組成，每層都有金屬薄膜形成電極而成為電容式感測器。

VTI 的3D MEMS感測器可以在三個正交的方向上檢測到加速度，而由此封裝完成的小型化感測器可以方便地進行貼裝和安裝。同時VTI的專有技術確保了感測器的精確 性、小型化、低功耗和穩定可靠。運用這種感測器，VTI生產出了加速度計、傾角儀、陀螺儀和壓力感測器等系列產品。

從 VTI的3D MEMS感測器的技術應用方向來看，加速度計主要應用在需要靈敏檢測運動狀態，從而實現高安全性和控制的汽車及工業應用；傾角儀則廣泛應用於需要精確測量 運動場景，如運動的機械、車輛、飛機、建築設備和掌上系統等；陀螺儀則可以單獨或者與加速度計共同使用，廣泛應用於從消費電子到專用設備的各種市場；壓力 元件則用於醫療設備等應用之中。

“作為一家MEMS感測器先鋒廠商，VTI的產品廣泛應用於消費電子、醫療設備、汽車電子和 其他各種應用之中，提升了應用產品的安全性、功能性和和效率。”VTI科技總裁兼首席執行官Markku Hirvonen對華興萬邦分析師說。“在2010年，我們每一項業務都實現了快速的恢復，來自汽車行業的需求尤為強勁。這表明MEMS感測器正在進入一 個新的發展階段。”

多樣化應用帶動MEMS市場發展

MEMS器件最早的批量實際應用源於汽車電子產業，但隨著近年來消費電子領域的創新不斷湧現，消費電子已經成為MEMS最大的應用市場，市場規模超過了15億美元，並以每年近20%的速度增長。

作為MEMS感測器的第二波應用高 潮，MEMS感測器在消費電子中的應用包括運動/墜落檢測、導航資料補償、遊戲/人機界面、電源管理、GPS增強/盲區消除、速度/距離計數、其他體育和保健應用等等。其中陀螺儀是增長最快的部分，已經成為加速度計後的第二大應用產品。

VTI在消費電子領域有著完善的MEMS解決方案，其相關產品包括應用於便攜電子產品的加速度計和陀螺儀，以及正在開發的MEMS振盪器等。該公司的產品以小尺寸、低功耗和高精度為開發重點，近期推出了基於其3D MEMS感測器的3軸陀螺儀CMR3000。

“便攜消費電子市 場是VTI高度重視的一個應用市場，我們在全球市場上積極回應需求開發各種新的產品，如具有絕佳溫度穩定性的、業界體積最小和功耗最低的CMR3000用 戶介面陀螺儀，以及即將推出的基於其3D MEMS和晶片技術的SiMEMS時鐘產生振盪器。”VTI消費電子業務副總裁Sten Stockmann說。

醫療保健被稱為MEMS的第三波應用，同時也被MEMS行業稱為高價值市場。隨著人口老齡化和醫療保 健費用的提升，各種遠距離監護和高精度治療設備將越來越多地被引入。VTI是醫療保健MEMS技術的領先供應商，每分鐘全球就有一台帶有VTI感測器的起 搏器安裝在患者的體內；該公司期望與更多的系統廠家合作採用其MEMS感測器研發出多樣化的醫療保健設備。

技術進步推高市場對MEMS感測器的需求

技 術進步也是MEMS行業發展的一個重要推動力，特別是MEMS與數位晶片在同一封裝內的片上集成，給MEMS市場振興帶來了巨大的支持。在2007年推出 了MEMS搭載晶片技術(Chip-on-MEMS，CoM)後，VTI也獲得了巨大的發展，各種新的應用解決方案脫穎而出。

不 久前，該公司推出並在近期量產的CMR3000 3軸陀螺儀就是這種MEMS片上系統，不僅其晶片級的封裝使其體積僅為3.1x4.2x0.8 mm3，而且提供了SPI或者I2C數位輸出，同時實現了僅為5mA的業界最低功耗，而測量精度高達+/- 2000 dps。該器件專為遊戲機、遙控器等人機界面和手機等優化，目前已有客戶將該器件與8051結合設計出高精度投影游標遙控器。

用 於時鐘發生的MEMS振盪器也是當前MEMS應用的一個熱點，隨著便攜電子設備對時鐘發生解決方案在體積和精度上的要求越來越高，採用MEMS來替代石英 晶體振盪器的呼聲也越來越大。市場調研公司Yole的分析表明：MEMS振盪器的全球市場將從2009年的8百萬美元快速增長到2015年的6.45億美 元。

VTI在近期也宣佈了進入MEMS振盪器市場，該公司採用逆向思維設計出了晶片搭載MEMS的結構(MEMS-on- Chip，MoC)和晶片級的封裝，實現了小型化、高精度的時鐘解決方案。其技術訣竅是用數位電路來補償穩定變化，以保證振盪器產生的頻率穩定在目標頻率 上。VTI的時鐘產品將於近期推出，採用8英寸晶圓生產從而使該器件的成本大為降低。

ESP(ESC)將再次推動MEMS感測器在汽車電子中的應用

MEMS在汽車電子中的應用極為廣泛，其 應用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(ABS)、電子車身穩定程式(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動手刹(EPB)、斜坡起動輔助(HAS)、胎 壓監控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計量和車內心跳檢測等等。其中電子車身穩定程式ESP是許多MEMS廠商高度關注的新應用，由於其主動防滑功能要 求更多的感測器和先進的處理系統，因此將使汽車電子這一MEMS傳統應用市場再放光芒。

ESP的全稱是Electronic Stability Program，它是當前汽車防滑的最先進手段。ESP包含ABS及ASR，是這兩種系統功能上的延伸，它能夠探測和分析車況並糾正駕駛的錯誤。ESP對 過度轉向或不足轉向特別敏感，例如汽車在路滑時左拐過度轉向（轉彎太急）時會產生向右側甩尾，感測器感覺到滑動就會迅速制動右前輪使其恢復附著力，產生一 種相反的轉矩而使汽車保持在原來的車道上。

從電子系統來看，ESP由控制單元及轉向感測器（監測方向盤的轉向角度）、車輪傳 感器（監測各個車輪的速度轉動）、側滑感測器（監測車體繞垂直軸線轉動的狀態）、橫向加速度感測器（監測汽車轉彎時的離心力）等組成。控制單元通過這些傳 感器的信號對車輛的運行狀態進行判斷，進而發出控制指令。

作為一種帶有主動安全措施的全新道路安全技術，全球許多國家和地區 開始立法強制安裝帶有ESP的電子車身穩定系統(ESC)，其中美國和加拿大將從今年9月起要求所有新生產的輕型車輛安裝ESC，歐盟和澳大利亞則要求從 今年11月起所有的新型號需安裝ESC，韓國和日本則分別要求從明年1月和10月起所有新型號需帶有ESC。

“從全球立法的 速度來分析，到2015年全球生產的輕型車輛一半以上將帶有ESC；與此同時電子裝備集成和感測器融合將進一步拉低ESC系統的成本，在今後3年內基於矽 的陀螺儀將成為主動或被動安全系統的主流技術。”VTI交通業務副總裁Hannu Laatikainen說。“包括中國在內的‘金磚四國’擁有全球發展最快的汽車產業，我們希望與他們的汽車電子廠家合作共同推進汽車安全技術。”

小結：MEMS感測器應用挑戰想像力

從 飛機、大型設備、汽車到各種可攜式裝置及人體內的心臟起搏器，MEMS運動感測器充滿了應用機會，而MEMS感測器與數位晶片的集成也再次帶動了市場的發 展。由於運動無處不在，通過採用MEMS感測器而帶來的系統創新也層出不窮，可以為市場帶來全新的功能和用戶體驗。這已經被任天堂Wii等產品的成功得以 證實，新的MEMS感測器將考驗系統設計師的想像力。

本文來源：電子工程專輯