MEMS應用的下一個爆發點
發布時間:2010-10-13 來源:華強電子網
MEMS傳感器的市場機遇和挑戰:
- MEMS運動傳感器實現人機即時互動
- MEMS傳感器實現資料保護
- 壓力傳感器滿足全量程和高分辨率
- 意法半導體欲製造超小型壓力傳感器
MEMS傳感器的市場數據:
- 意法半導體晶圓生產線月產能10,000片
- 意法半導體MEMS芯片日產能超過100萬
MEMS運動傳感器為手機、MP3/MP4播放器、PDA或遊戲機帶來更直觀的人機界麵,把用戶手腕、手臂和手的動作與應用程式、頁麵內部及頁麵之間的瀏覽、遊戲機中的人物動作等功能連接起來,實現真正的人機即時互動。
資料保護是MEMS傳感器在便攜設備中的另一種應用。當出現自由落體或者其它異常動作時,MEMS加速度計可即刻停止係統上全部硬盤驅動器(HDD)的讀寫操作,並且將硬盤驅動器上的讀寫頭固定到安全位置。此外,MEMS加jia速su度du計ji也ye廣guang泛fan用yong於yu整zheng合he洗xi衣yi機ji或huo幹gan衣yi機ji等deng家jia電dian中zhong,可ke作zuo為wei振zhen動dong檢jian測ce器qi,用yong於yu穩wen定ding失shi衡heng的de負fu荷he,以yi防fang止zhi機ji器qi產chan生sheng過guo多duo不bu必bi要yao的de磨mo損sun故gu障zhang。
MEMS陀螺儀、角運動傳感器、yongyurenjijiemiandefuzhujiasuduchuanganqi,weiyouxijiheyaokongqidailaigengshengdongdeyonghutiyan。tuoluoyikeyitigaoshuzishexiangjiheshumaxiangjideyingxiangyuzhaopianqingxidu,tishengqichedaohangxitongdehangweituisuanhe/或地圖匹配性能。由於在建築物內或高樓林立的市區,通常沒有GPS信號,航位推算係統可通過監測動作、行駛距離和緯度,修正數字羅盤的讀數,為用戶不間斷地提供準確的導航資訊。
壓力傳感器可滿足應用對全量程和高分辨率的要求:應用實例包括手持設備的氣壓計功能和硬盤驅動器的“飛行高度”控製功能。隨著硬盤驅動器小型化的趨勢和容量不斷地提升,讀寫頭與硬盤表麵之間的距離容易因為氣壓變化而受到影響。
微機電聲學器件、或MEMS麥克風可提高現有和新興應用的音質、可靠性以及成本效益,包括手機、筆記本電腦、攝像機、數碼相機以及助聽器或電子聽診器。將多個MEMSmaikefengzuhechengyigezhenliekeshixiangengduodegongneng,liruzaoyinyizhihefangxiangshiyindeng。suizherenmenzaizaoyinhendahewufakongzhidehuanjingneishiyongshoujidepinlvrijianzengjia,zhegegongnengduiyutigaoshengyinqingxiduyouhendadebangzhu,tongshiketigaoshoujitonghuayuhuiyideyinzhi。
根據美國市調機構iSuppli調查,意法半導體是全球最大的消費電子和手機MEMS供應商,年收入超過2億美元。意法半導體擁有業界領先的8英寸晶圓生產線,以極高的加工精密度和大規模製造能力為特色,所製造的零組件公差極小,製造成本更具有相當的市場競爭力。
身為MEMS技術發展的領航者,意法半導體開始在單一封裝內整合多個傳感器,包括加速度計、陀螺儀、地磁計以及壓力傳感器,一體化解決方案可大幅提升各種應用的功能和性能。iNEMO就jiu是shi這zhe種zhong發fa展zhan趨qu勢shi的de實shi際ji案an例li。在zai這zhe些xie多duo傳chuan感gan器qi產chan品pin內nei,集ji成cheng傳chuan感gan器qi可ke實shi現xian自zi主zhu和he自zi動dong係xi統tong,監jian測ce特te定ding的de條tiao件jian,並bing根gen據ju監jian測ce結jie果guo執zhi行xing相xiang對dui應ying的de操cao作zuo,使shi用yong者zhe不bu需xu要yao或huo隻zhi需xu稍shao微wei的de介jie入ru即ji可ke。此ci外wai,‘智能傳感器’結合MEMSqijianyuzhenghechulixingneng,nengduliyunzuozhuyaochuliqizhiwaidechuanganqixiangguansuanfa,youzhuyujiangdizhengtidexitonggonghao,duidianchixiaohaojikuaideshouchishebeiyouqizhongyao。
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矽(gui)微(wei)加(jia)工(gong)技(ji)術(shu)還(hai)被(bei)用(yong)於(yu)開(kai)發(fa)各(ge)種(zhong)的(de)熱(re)流(liu)微(wei)機(ji)電(dian)係(xi)統(tong)器(qi)件(jian)。意(yi)法(fa)半(ban)導(dao)體(ti)是(shi)熱(re)噴(pen)墨(mo)打(da)印(yin)機(ji)噴(pen)頭(tou)市(shi)場(chang)的(de)長(chang)期(qi)供(gong)應(ying)商(shang),為(wei)主(zhu)要(yao)的(de)噴(pen)墨(mo)打(da)印(yin)機(ji)製(zhi)造(zao)商(shang)提(ti)供(gong)噴(pen)頭(tou)芯(xin)片(pian)。噴(pen)墨(mo)頭(tou)芯(xin)片(pian)內(nei)含(han)有(you)數(shu)百(bai)個(ge)微(wei)型(xing)通(tong)道(dao),這(zhe)些(xie)墨(mo)水(shui)通(tong)道(dao)與(yu)相(xiang)對(dui)應(ying)的(de)微(wei)型(xing)墨(mo)盒(he)相(xiang)連(lian)接(jie)。同(tong)一(yi)芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)加(jia)熱(re)元(yuan)件(jian)與(yu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)將(jiang)墨(mo)水(shui)蒸(zheng)發(fa),把(ba)微(wei)小(xiao)墨(mo)水(shui)氣(qi)泡(pao)噴(pen)射(she)到(dao)打(da)印(yin)紙(zhi)上(shang)。
對意法半導體具有重要突破意義的實驗室芯片(Lab-on-Chip),同樣也利用矽的電氣特性和熱特性,這個解決方案運用低成本的一次性便攜式工具取代成本昂貴、耗時的固定實驗室分析過程。意法半導體的In-Check產品平台是業界第一個通過精確地控製熱量來強化DNA特性,以進行微矩陣檢測的生物芯片(biochip)。由於矽擁有相當好的熱特性並能夠在同一芯片上進行電子溫度控製,實驗室芯片(Lab-on-Chip)能夠對DNA芯片樣品進行精確的加熱及冷卻處理,而DNA分析結果的精確度可與價值數百萬美元的實驗室媲美。與傳統的診斷係統相比,由於體積迷你的MEMS耗電量少,隻需要少量的試劑,因此更能節省成本。
意法半導體也成功地將微射流MEMS技術應用在醫療保健領域,例如可以安裝在一次性敷貼內的微型胰島素注射泵。意法半導體與Debiotech公(gong)司(si)合(he)作(zuo)開(kai)發(fa)的(de)胰(yi)島(dao)素(su)注(zhu)射(she)泵(beng)能(neng)夠(gou)精(jing)確(que)的(de)模(mo)擬(ni)胰(yi)島(dao)腺(xian)分(fen)泌(mi)過(guo)程(cheng),向(xiang)人(ren)體(ti)持(chi)續(xu)輸(shu)入(ru)胰(yi)島(dao)素(su),同(tong)時(shi)還(hai)能(neng)檢(jian)測(ce)注(zhu)射(she)泵(beng)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)的(de)故(gu)障(zhang),為(wei)病(bing)患(huan)提(ti)供(gong)更(geng)深(shen)一(yi)層(ceng)的(de)保(bao)護(hu)。基(ji)於(yu)MEMS的Jewel注射泵采用大規模的半導體製造技術,相比於現有的解決方案,成本讓病患更能接受,而可靠性和精確度更是其它方案無法比擬的。
意法半導體的MEMS壓力傳感器還是另一項創新應用的核心技術:能夠24小時檢測和觀察眼壓變化的智能隱形眼鏡。作為意法半導體與Sensimed的(de)合(he)作(zuo)開(kai)發(fa)成(cheng)果(guo),這(zhe)個(ge)獨(du)一(yi)無(wu)二(er)的(de)輔(fu)助(zhu)診(zhen)斷(duan)工(gong)具(ju)有(you)助(zhu)於(yu)專(zhuan)家(jia)提(ti)早(zao)發(fa)現(xian)青(qing)光(guang)眼(yan),更(geng)能(neng)通(tong)過(guo)同(tong)步(bu)治(zhi)療(liao)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)配(pei)合(he)病(bing)患(huan)的(de)內(nei)部(bu)生(sheng)理(li)時(shi)鍾(zhong),來(lai)最(zui)佳(jia)化(hua)治(zhi)療(liao)效(xiao)果(guo)。
半導體產業已經具有數十年完善的芯片製造製程技術,而MEMS技術讓類似傳感器和致動器等裝置運用半導體技術生產,以取得更高的可靠性和降低更多的成本。
2006年,意法半導體在意大利Agrate建立了一條MEMS器件專用200mm(8英寸)晶圓生產線,成為全球首家擁有MEMS專用生產線的大型半導體公司。目前,這條生產線的月產能為10,000片晶圓。意法半導體的積極策略大幅降低產品的單位成本,也加快現有的MEMS應用和新MEMS市場的發展。
意法半導體在位於馬爾他Kirkop的先進後端廠進行MEMS器件的封裝和測試,日產能超過100萬顆MEMS芯片。整合一個微加工傳感器和一個邏輯裸片的複雜器件,需要嚴格且複雜的封裝解決方案,才能降低MEMS芯片在製程中受到機械振動和環境因素的影響。
在前端製造技術和製程方麵,意法半導體發現並解決了在各種應用領域大規模推廣高成本效益的MEMS器件的關鍵問題。為了加快產品上市時間,實現規模經濟效益,核心技術的標準化是非常重要的。作為MEMS技術標準化工作的市場領導者,意法半導體開發出了ThELMA(微陀螺儀和加速計芯片厚外延層)特殊微加工製程,這個0.8μm表麵微加工製程可整合薄厚不一的多晶矽層,用於實現MEMSqijiandejiegouhehuxianglianjiexing。yifabandaoticaiyongtongyangdeweijiagongjishulaizhizaojiasudujihetuoluoyi,nengzaiyikexinpianneizhenghexianxingjixiedanyuanhejiaojiasudujixiedanyuan,weikehudailaijigaodechengbenxiaoyihegengxiaodechanpinchicun。
結合ThELMA製程,意法半導體的VENSENS製程(VENiceprocessforSENSors),可以通過在單晶矽內整合空腔,製造具有優異尺寸和性能表現的的超小型壓力傳感器,在更薄、更小的芯片上實現更高的設計穩健度、熱穩定性以及可靠性。
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