MEMS傳感器作為獲取信息的關(guān)鍵器件，對各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動作用，已在太空衛(wèi)星、運載火箭、航空航天設(shè)備、飛機、各種車輛、生特醫(yī)學及消費電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，由最早的工業(yè)、軍用航空應(yīng)用走向普通的民用和消費市場。在智能手機上，MEMS傳感器提供在聲音性能、場景切換、手勢識別、方向定位、以及溫度/壓力/濕度傳感器等廣泛的應(yīng)用;在汽車上，MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)和車輛穩(wěn)定性控制增強車輛的性能;醫(yī)療領(lǐng)域，通過MEMS傳感器研成功制出微型胰島素注射泵，并使心臟搭橋移植和人工細胞組織成為現(xiàn)實中可實際使用的治療方式;在可穿戴應(yīng)用中，MEMS傳感器可實現(xiàn)運動追蹤、心跳速率測量等。

汽車電子MEMS傳感器的應(yīng)用

汽車電子產(chǎn)業(yè)被認為是MEMS傳感器的第一波應(yīng)用高潮的推動者，MEMS傳感器在汽車上應(yīng)用的快速發(fā)展主要是受益于各國政府全面推出汽車安全規(guī)定(比如要求所有汽車采用TPMS系統(tǒng))和汽車智慧化的發(fā)展趨勢。全球平均每輛汽車包含10個傳感器，在高檔汽車中，大約采用25至40只MEMS傳感器，車越好，所用的MEMS就越多，BMW740i汽車上就有70多只MEMS。MEMS傳感器可滿足汽車環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準確、成本低的要求。其應(yīng)用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)(ABS)、電子車身穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動手剎(EPB)、斜坡起動輔助(HAS)、胎壓監(jiān)控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計量和車內(nèi)心跳檢測等等。

目前，壓力傳感器、加速度計、陀螺儀與流量傳感器四類器件合計占汽車MEMS系統(tǒng)的99%。

MEMS壓力傳感器

MEMS壓力傳感器是汽車中應(yīng)用最多的傳感器，至少18個汽車應(yīng)用領(lǐng)域促進壓力傳感器的增長，包括：輪胎壓力，電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車傳感器，側(cè)面氣囊，與日益嚴格的排放標準相關(guān)的引擎控制，大氣壓力與廢氣再循環(huán)壓力。這種傳感器用單晶硅作材料，以采用MEMS技術(shù)在材料中間制作成力敏膜片，然后在膜片上擴散雜質(zhì)形成四只應(yīng)變電阻，再以惠斯頓電橋方式將應(yīng)變電阻連接成電路，來獲得高靈敏度。車用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動變壓器式、聲表面波式等幾種常見的形式。

MEMS加速度計

MEMS加速度計的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學定律，通常由懸掛系統(tǒng)和檢測質(zhì)量組成，通過微硅質(zhì)量塊的偏移實現(xiàn)對加速度的檢測，主要用于汽車安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車導航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等，除了有電容式、壓阻式以外，MEMS加速度計還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。其中，電容式MEMS加速度計具有靈敏度高、受溫度影響極小等特點，是MEMS微加速度計中的主流產(chǎn)品。

微陀螺儀

微陀螺儀是一種角速率傳感器，主要用于汽車導航的GPS信號補償和汽車底盤控制系統(tǒng)，主要有振動式、轉(zhuǎn)子式等幾種。應(yīng)用最多的屬于振動陀螺儀，它利用單晶硅或多晶硅的振動質(zhì)量塊在被基座帶動旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)來感測角速度。例如汽車在轉(zhuǎn)彎時，系統(tǒng)通過陀螺儀測量角速度來指示方向盤的轉(zhuǎn)動是否到位，主動在內(nèi)側(cè)或者外側(cè)車輪上加上適當?shù)闹苿右苑乐蛊嚸撾x車道，通常，它與低加速度計一起構(gòu)成主動控制系統(tǒng)。

MEMS流量傳感器

MEMS流量傳感器是基于傳統(tǒng)的熱膜片風力計原理借助先進的薄膜片技術(shù)，將性能穩(wěn)定的薄膜片電阻加工到一片薄膜上。由于采用了MEMS加工，因此一方面縮短了傳感器響應(yīng)時間，另一方面由于采用了前后橋電路，可以判斷出流體流向，從而進一步測量出回流流量。為了防止溫度變化對測量精度的影響，傳感器中采用了兩片熱敏電阻分別對前后橋進行了溫度補償。流量傳感器主要用于檢測發(fā)動機的空氣進氣量和燃油噴射量，從而將空燃比控制在最佳值附近，此外流量傳感器還廣泛利用于排氣再循環(huán)、防滑驅(qū)動、剎車防抱死系統(tǒng)以及電控懸架等許多方面。

按銷售額計算，最大的五種汽車MEMS應(yīng)用按降序排名是：ESC，安全氣囊，進氣歧管絕對壓力(MAP)，TPMS與翻滾探測。消費類電子MEMS傳感器的應(yīng)用隨著消費電子領(lǐng)域大發(fā)展及產(chǎn)品創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，特別是受益于智能手機和平板電板的快速發(fā)展，消費電子已經(jīng)取代汽車領(lǐng)域成為MEMS最大的應(yīng)用市場。其中手機和平板電腦中的MEMS傳感器幾乎占了消費類電子MEMS傳感器類市場的90%。

MEMS傳感器在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用包括運動/墜落檢測、導航數(shù)據(jù)補償、游戲/人機界面、電源管理、GPS增強/盲區(qū)消除、速度/距離計數(shù)等等，這些MEMS技術(shù)都在很大程度上提高了用戶體驗。

終端設(shè)備內(nèi)的硬盤驅(qū)動器墜落保護是MEMS運動傳感器在消費電子市場的具有重要歷史意義的代表性應(yīng)用之一。手提電腦內(nèi)的三軸加速計可以監(jiān)測加速度，因為具有特定的功能和數(shù)據(jù)處理電路，它能夠檢測到硬盤驅(qū)動器的意外摔落事故，并及時命令讀寫頭縮回到安全位置，以防電腦最終摔落在地板上時損壞讀寫頭。

手機是MEMS在消費類產(chǎn)品中最大的應(yīng)用領(lǐng)域。包含MEMS麥克風、3D加速器、RF被動與主動組件、相機穩(wěn)定與GPS的陀螺儀、小型燃料電池與生化芯片等，應(yīng)用最多的傳感器是加速計、陀螺儀與MEMS硅麥克風，其中加速度計是該市場中第一大應(yīng)用產(chǎn)品。而近期陀螺儀增長迅速，已經(jīng)成為繼加速度計后的第二大應(yīng)用產(chǎn)品。

MEMS麥克風銷售額2015年已經(jīng)突破10億美元，美國IHS全球產(chǎn)業(yè)研究報告表示全球MEMS麥克風市場仍將連續(xù)5年維持18%的年復(fù)合成長率(CAGR)。還有一些MEMS傳感器或剛進入市場的，例如磁力計、指紋傳感器、環(huán)境傳感器、MEMS手機攝像頭等。而MEMS傳感器在手機應(yīng)用的數(shù)量規(guī)模以及多樣性，也仍不斷在快速成長當中。

蘋果(Apple)公司于2007年首度將微機電系統(tǒng)(MEMS)加速度計應(yīng)用在iPhone中，開啟手機產(chǎn)業(yè)的傳感器革命。iPhone6Plus就使用了加速度計、陀螺儀、電子羅盤、氣壓計、指紋傳感器、接近與環(huán)境光傳感器、MEMS麥克風和ImageSensor等MEMS傳感器。截至目前為止，Apple公司已擁有超過三百五十篇以上與傳感器相關(guān)的發(fā)明專利，而申請內(nèi)容包括觸控、影像、運動、振動感測、數(shù)據(jù)運算、掉落感知及亮度感知等等。

游戲機是運動跟蹤和手勢識別應(yīng)用的突出代表，以具有革命性的任天堂Wii游戲機為例，采用了MEMS三軸加速度計，能夠捕捉到玩家任何細微的動作，使玩家陶醉于真實的游戲體驗，通過不同的動作融入到游戲中，例如，模仿一場真實的網(wǎng)球賽、一場引人入勝高爾夫球賽、一場緊張的拳擊賽或輕松的釣魚比賽的動作。

高能效低價微型MEMS傳感器徹底改變了人們與移動終端設(shè)備的互動方式。在各類移動終端、游戲機、遙控器等設(shè)備上，MEMS傳感器可以實現(xiàn)先進的功能，令人心動的用戶界面，用戶的手勢、碰摸就能夠激活相應(yīng)的功能。為消費電子產(chǎn)品的“”升級、換代”劃成一個里程碑式的注腳。

智能穿戴裝置是目前最熱門的新興產(chǎn)品，其所使用的感測組件，無論在尺寸、耗電量、感測靈敏度或是組件可靠度上，通常皆須面對更嚴苛的要求。最成功的組件案例是慣性傳感器與MEMS麥克風，包括Google、Apple、微軟(Microsoft)、摩托羅拉(Motorola)等多家知名大廠，皆已將此兩組件整合在自家的穿戴裝置產(chǎn)品內(nèi)，成為其傳感器標準配備。

智能穿戴裝置兩大功能項目在于量化生活(QuanTIfiedSelf)及隨身環(huán)境安全監(jiān)測。其所需感測功能大致可包括活動感知、影像感測、環(huán)境感測及生理感測四大類別。MEMS組件在穿戴裝置上的應(yīng)用訴求，是使系統(tǒng)達到微小化、低功耗、高性能及多功能整合等目的。

健身和健康監(jiān)測就是MEMS傳感器在智能穿戴裝置中的代表性的應(yīng)用。計步表或計步器是利用三軸MEMS加速度傳感器，在特定的情況下，計步器的傳感器能夠精確地測定在步行和跑步過程中作用在系統(tǒng)上的加速度，通過處理加速度數(shù)據(jù)，計步器顯示用戶走過的步數(shù)和速度，以及在身體運動過程中所消耗掉的熱量。

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