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盘点2013十大新型传感器:MEMS技术日益成熟(图文)

发布日期:2013-10-16 10:23:28

        MEMS技术已经改变了整个的消费品市场,从智能手机到平板电脑,而传感器种类也是越来越多,而随着MEMS技术的不断成熟,汽车、工业、医疗等市场也开始越来越广泛的使用。

  根据HIS的统计报告,今年MEMS市场规模将达到90亿美元,而2016年将成长至120亿。

  以下是2013年度热点传感器。

  MEMS RF调谐

  自从被用在喷墨打印头之后,消费市场一直是传感器的热门应用领域,仅手机市场中,就有超过60亿个传感器,其中绝大部分都是惯性传感器,包括加速度计、陀螺仪以及磁力计等。

盘点2013十大新型传感器(图文)

  不过现在已经有MEMS芯片开始进入手机射频领域。

  WiSpry公司是业界首个推出手机用MEMS RF调谐器件,2013年,该领域又出现了一个新晋公司,Cavendish Kinetics宣布其自适应调谐新品可支持LTE,并可以有效防止掉线。

  WiSpry和Cavendish的可调电容阵列技术不光是自适应天线阻抗匹配,还支持频率调谐、滤波调整、功率放大器负载调整等。

  Cavendish 2013年的产品RF前端模块可调,2014年将提供放大器负载可调,2015至16年将提供可调滤波器和全双工器产品。

  MEMS麦克风

  博世子公司Akustica日前开发出新一代的MEMS麦克风,支持宽频高清音质。

  到目前为止,包括美国Sprint在内的20家运营商宣称支持宽带音频。而另外的220多家运营商中的大部分也会在2013年投入这个业务。

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  Akustica最新系列高清晰度的MEMS麦克风有着超宽的频率响应,因此有着十分清晰的语音识别。共提供给每个消费电子应用四个可供选择的种类。

  高清晰度的音频通道已经被电话会议设备和VOIP广泛使用。但是随着高清晰度的音频透过传统的语音通道在全球传播,未来产品中的宽频带能力必须要有一个标准配置。

  MEMS振荡器

  Sand 9将推出业界首款射频时钟芯片。Sand 9的谐振器采用晶圆级封装,因此可以做的更小更集成。

  实际上目前手机中占地面积最大的元件就是石英振荡器,而MEMS振荡器相比石英产品,体积更小,更精确以及更廉价。

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  Sand 9推出的业界首款手机用MEMS时钟解决方案,该产品的电子机械性能是传统MEMS时钟的100倍。


        CMEMS

  新型Si50x振荡器基于Silicon Labs专利的CMEMS?技术,此为首个在大批量生产中把MEMS架构直接构建于标准CMOS晶圆(Wafer)上,从而获得完全集成的高可靠“CMOS+MEMS”单芯片解决方案。

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  与现有的频率控制解决方案相 比,Silicon Labs Si50x CMEMS振荡器系列产品具有更小尺寸、更高可靠性、更佳抗老化性以及更高集成度,他采用专利技术的单体架构,在单晶片(Single-die)上集成 MEMS谐振器和CMOS振荡器电路。首创的CMOS+MEMS集成架构与Silicon Labs经过市场验证的混合信号专业经验相结合,将大幅改写频率控制产业。

  TempFlat

  还是时钟振荡器。SiTime公司(SiTime Corporation)日前宣布,推出TempFlat MEMS。在TempFlat出现之前,所有MEMS振荡器都采用补偿电路来达到所需频率稳定度。 而SiTime的TempFlat MEMS是一个革命性的突破,通过消除温度补偿需求,大幅度的促进了性能的提高,尺寸的缩小,功耗和成本的降低。

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  pMEMS

  IDT的 MEMS振荡器利用了其专有的压电MEMS谐振器技术,可提供一个拥有无与伦比性能和可靠性的高频率源。IDT公司负责MEMS业务的总经理Harmeet Bhugra介绍说,这种压电MEMS振荡器相比石英振荡器可以实现更低的相位抖动,支持更高的频率,它不需要电源供电,工作的温度范围更宽,与电容式MEMS振荡器相比,压电MEMS振荡器在生产时免去了100nm electrode gap,更利于生产制造。

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  IDT MEMS振荡器可提供优于石英40倍的可靠性,无扰动、无零时故障、对电磁干扰 (EMI) 有更高抖动阻力,并具有出色的抗冲击和抗振性,这使它们成为传统的基于石英振荡器的一个理想的升级解决方案。


        电子罗盘

  意法半导体新产品LSM303C 电子罗盘比实力最接近的竞争产品节省近1mm2 的印刷电路板空间,这有助于设计人员优化器件配置,最小化Wi-Fi?、Bluetooth? 和蜂窝射频接口(cellular radio interference),从而提高室内导航或先进运动跟踪等应用的性能。对于其它智能消费电子和专业应用,包括可穿戴设备,LSM303C在尺寸方面的优势使其能够实现尺寸更小设备的设计。此外,在印刷电路板上,这款加速度计与磁力计的封装意法半导体的12引脚纯加速度计相兼容,让设计人员能够迅速更新或提升更多基本产品的功能。

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  InvenSense的可穿戴

  InvenSense公司在消费电子展(CES)上发布了一款可穿戴且可理解使用情境(Contextual Awareness)的系统开发套件(CA-SDK),将有助于这一类可穿戴式设备的开发与应用。 图2:InvenSense的软体开发套件包含一块PCB板,板上安装其9轴INU以及MotionTracking软体

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  这款可穿戴的CA-SDK套件看起来就像一只手表,包含一个9轴的惯性导航单元(INU)──MPU-9250。InvenSense公司在去年CES上发布其9轴INU的早期版本,当时这款产品中搭载其晶片上动作追踪(MotionTracking)演算法,以侦测智慧型手机、平板电脑和其它消费电子设备的方向、位置与动作。

  今年InvenSense公司将INU的体积从4x4mm缩小到了3x3mm,同时还扩展其动作追踪演算法功能,使其搭载具有使用情境意识的演算法,以侦测设备的情境架构,并且制作了一款虚拟感测器,可根据具体动作改变它们的功能。此外,还具有衍生的计算功能,例如卡路里燃烧速率。这款9轴INU可单独供应,也可随InvenSense的腕戴式软体开发套件一起提供。这款SDK与INU均支援在InvenSenseMotionApps软体开发平台上执行的数位动作处理应用程式,MotionApps开发平台并支援Google最新的Android Jelly Bean、微软的Windows 8和Windows RT。


        传感器融合及高精度IMU进入消费级市场

  包括InvenSense的MotionTracking算法,ST的STM32F4内置的Movea算法以及博世的Bosch's FusionLib。

  博世专门为家庭特定传感器节点开发了智能惯性测量单元(IMU),IMU会给消费电子设备一切数据资料,比如防抖、行人跟踪、手势识别、室内导航、增强现实等。

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  除了消费应用,工业用IMU也很多,一直以来ADI都是工业用IMU王者,然而2013年,消费级MEMS供应商也开始涉足该领域。

  比如Invensense,Epson等公司,爱普生宣布其结合MEMS和石英技术设计的陀螺仪,可以比光纤陀螺或者环形激光陀螺更小、更准确、更便宜。

  爱普生设计的产品可以应用在无人驾驶系统,井下钻探,医疗器械,航空航天等场景中。

  医用MEMS

  医用MEMS是最新的领域,美国食品及药物管理局(FDA)已批准十几种基于MEMS的健康监控设备,比如Preventice公司的BodyGuardian远程监控系统,它把一个胶带直接贴在人体上,然后随时把心电图、心率、呼吸率和活动水平通过无线方式发送给医疗人员,从而帮助老年人安享晚年,病人更早地安全离开医院,从而减轻医院人满为患的问题。

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  包括Debiotech公司(瑞士洛桑)与意法半导体合作开发的胰岛素注射泵,可以自动向监控糖尿病患者并释放胰岛素;CardioMEMS(美国)正在开发的可植入血压监测计。

  Replenish公司的可植入微流体泵可以安置在眼内,可以在需要时精确地释出几纳升的药物,可以持续工作九个月才需要重新装药。


文章来源:OFweek电子工程网







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