MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）整合了電子技術(shù)與機(jī)械結(jié)構(gòu)的綜合優(yōu)勢(shì)，利用硅材料的機(jī)械特性和半導(dǎo)體制程實(shí)現(xiàn)較低的成本和較高的產(chǎn)量。MEMS領(lǐng)域的代表廠商意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）通過(guò)陀螺儀、MEMS麥克風(fēng)、磁傳感器等產(chǎn)品為多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)提供高性能技術(shù)方案；最新的iNEMO系列多傳感器慣性測(cè)量單元（IMU）進(jìn)一步擴(kuò)展了產(chǎn)品線及潛在市場(chǎng)，使其成為“一站式“MEMS器件提供商。

iNEMO：“一站式”智能傳感方案

將不同的傳感器集成，并賦予數(shù)據(jù)處理功能已成為目前的主要技術(shù)趨勢(shì)之一。意法半導(dǎo)體近日推出的iNEMO方案整合了傳感器、數(shù)據(jù)處理能力，和數(shù)據(jù)傳輸功能。首款iNEMO模塊STEVAL-MKI062V1集成了6個(gè)不同的傳感器和一個(gè)32位微控器（MCU）；最新產(chǎn)品（v2）又添加了復(fù)雜的傳感器融合算法 - “姿態(tài)方向參考系統(tǒng)（AHRS）”，用于提供動(dòng)靜態(tài)方向和慣性測(cè)量功能；該算法由STM32微控器負(fù)責(zé)。

圖1，iNEMO方案

意法半導(dǎo)體產(chǎn)品部門(mén)副總裁，兼MEMS、傳感器和高性能模擬器件產(chǎn)品部總經(jīng)理Benedetto Vigna先生透露，目前意法半導(dǎo)體的陀螺儀、磁力傳感器、加速計(jì)等產(chǎn)品會(huì)在未來(lái)一兩年內(nèi)在尺寸和智能性上有更大突破，如推出超低功耗方案和增加先進(jìn)的數(shù)字處理能力；再下一步的重點(diǎn)是這些傳感器的集成解決方案。

圖2，意法半導(dǎo)體產(chǎn)品部門(mén)副總裁，兼MEMS、傳感器和高性能模擬器件產(chǎn)品部總經(jīng)理Benedetto Vigna

意法半導(dǎo)體模擬、功率及微機(jī)電系統(tǒng)事業(yè)部市場(chǎng)經(jīng)理吳衛(wèi)東認(rèn)為，多傳感器集成是MEMS傳感器產(chǎn)品的發(fā)展方向，但由于不同的MEMS器件制程工藝不同，可能更多地采用封裝的方式。此外，集成微控器可使傳感方案獲得一部分?jǐn)?shù)據(jù)處理的能力，由此緩解主處理器的負(fù)擔(dān)；隨著市場(chǎng)對(duì)感知能力的要求越來(lái)越復(fù)雜，這種能力將可能變得非常重要。

圖3，意法半導(dǎo)體公司模擬、功率及微機(jī)電系統(tǒng)事業(yè)部市場(chǎng)經(jīng)理吳衛(wèi)東

“憑借在傳感器與應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)及可擴(kuò)展的制造能力，尤其在封裝與測(cè)試方面，意法半導(dǎo)體的iNEMO可以在單一封裝內(nèi)提供整合各種不同元器件的完整系統(tǒng)解決方案”，Benedetto Vigna還表示，將多個(gè)傳感器整合到單一封裝內(nèi)，除了因?yàn)樵?shù)量的減少而實(shí)現(xiàn)更小的體積及成本的降低外，客戶還可獲得更短的設(shè)計(jì)周期、更高的可靠性和感測(cè)自由度。iNEMO把各種運(yùn)動(dòng)、磁性、壓力和溫度傳感器與32位控制器整合在單封裝內(nèi)，是意法半導(dǎo)體提供“一站式”MEMS器件方案的標(biāo)志性產(chǎn)品，證明我們?cè)跒槭袌?chǎng)提供所需的傳感器和信號(hào)處理功能方面處于業(yè)界領(lǐng)先水平。

iNEMO平臺(tái)在物聯(lián)網(wǎng)與其它市場(chǎng)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng) / M2M有望成為傳感器整合方案的目標(biāo)市場(chǎng)之一。Benedetto Vigna說(shuō)，我們確信物聯(lián)網(wǎng)會(huì)給MEMS傳感器市場(chǎng)帶來(lái)很多商機(jī)，智能傳感器則是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)概念的關(guān)鍵技術(shù)。

他表示，傳感器是連接冰冷的電子虛擬世界與充滿活力和熱情的人類世界的橋梁。智能傳感器iNEMO整合了傳感器、信號(hào)處理和低功耗射頻數(shù)據(jù)傳輸三大功能，超越了MEMS的技術(shù)范圍。

“當(dāng)然，除集成方案外，我們還有標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體傳感器，如溫度傳感器芯片等，為客戶的選擇帶來(lái)靈活的組合。”

“每臺(tái)手機(jī)都會(huì)有一個(gè)加速度計(jì)”

消費(fèi)電子市場(chǎng)是近期推動(dòng)MEMS增長(zhǎng)的主要力量。Benedetto Vigna認(rèn)為，在3年或5年后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)圍繞在我們身邊的傳感器越來(lái)越多。從目前看，手機(jī)、游戲機(jī)、PC機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)和遙控器是MEMS市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。未?lái)3年，運(yùn)動(dòng)傳感器將是增長(zhǎng)速度最快的MEMS產(chǎn)品。意法半導(dǎo)體是第一家通過(guò)三軸數(shù)字陀螺儀進(jìn)入手機(jī)市場(chǎng)的公司；我們預(yù)計(jì)用于各種領(lǐng)域的MEMS傳感器將于2010年底前突破累計(jì)10億顆出貨量。我相信，在2012年后，每臺(tái)手機(jī)都會(huì)有一個(gè)加速度計(jì)。

制程與封裝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

ThELMA（微陀螺儀和加速計(jì)芯片厚外延層）是意法半導(dǎo)體的加速計(jì)和陀螺儀技術(shù)平臺(tái)，三個(gè)軸向的角速度檢測(cè)僅使用一個(gè)被稱為Driving Mass的創(chuàng)新型微機(jī)電結(jié)構(gòu)來(lái)完成。

Benedetto Vigna說(shuō)，2005年，意法半導(dǎo)體是世界第一個(gè)量產(chǎn)3軸加速度計(jì)的半導(dǎo)體廠商，2010年，我們是世界第一個(gè)量產(chǎn)3軸陀螺儀的半導(dǎo)體廠商。作為MEMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出了0.8µm的ThELMA特殊微加工制程。ThELMA制程可整合薄厚不一的多晶硅層，用于實(shí)現(xiàn)MEMS器件的結(jié)構(gòu)和互相連接性。意法半導(dǎo)體采用同樣的微加工技術(shù)來(lái)制造加速度計(jì)和陀螺儀，能在一顆芯片內(nèi)整合線性機(jī)械單元和角加速度機(jī)械單元，為客戶帶來(lái)極高的成本效益和更小的產(chǎn)品尺寸。結(jié)合ThELMA制程，意法半導(dǎo)體的VENSENS制程（VEN ice process for SENSors），可以通過(guò)在單晶硅內(nèi)整合空腔，制造具有優(yōu)異尺寸和性能表現(xiàn)的的超小型壓力傳感器，在更薄、更小的芯片上實(shí)現(xiàn)更高的設(shè)計(jì)穩(wěn)健度、熱穩(wěn)定性以及可靠性。