MEMS：越感知越火热

MEMS（微机电系统）的目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，和物联网所要求的终端智能化不谋而合，物联网终端传感加执行的过程正好可以通过MEMS来实现。越是需要感知的领域，MEMS机遇越多、发展越火热。

MEMS：越感知越火热

■ 本报记者 许泳

iPhone 4虽然近期深陷“信号门”，但苹果粉丝，特别是喜欢游戏的人，还是为其内置的三轴陀螺仪（3-axis Gyroscope）所带来的全新体验所折服。iPhone 4是全球第一款支持MEMS三轴陀螺仪的智能手机，它能够感应三个维度的方向变化，使手机对动作感应的能力大大增强，对于借助重力感应的游戏，用户体验将更加细腻，操作感觉会更加接近于真实感受。除了三轴陀螺仪之外，iPhone 4还大量导入其他MEMS技术，包括加速度计、电子罗盘（Compass）、环境光传感器等。实际上，在游戏终端和手机中，越来越多的创新应用将依靠MEMS来实现。手机、笔记本电脑、MP4等移动终端设备内的硬盘驱动器坠落保护功能，就是MEMS运动传感器在消费电子市场的具有重要历史意义的代表性应用之一。此外，汽车电子也是MEMS的主要应用领域，它可以使汽车更安全，动力系统更强，并使驾驶员感觉更舒适，还可以提高燃烧效率、降低排放。

物联网拉升MEMS应用价值

MEMS是微机电系统的缩写，它是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通信接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，大幅提高系统自动化、智能化和可靠性水平。MEMS早已在压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等方面有了深入应用。

MEMS和物联网所要求的终端智能化不谋而合，在无线传感网中，不需要每一个信息都汇集到大脑，那样会延长处理过程，所以就需要建立一些能够快速处理各种应急情况的“神经元”，能够独立进行响应。这种传感加执行的过程正好可以通过MEMS来实现。

MEMS传感器的种类繁多，在航空、航天、汽车、环境监控、军事等领域有着十分深厚的积累。近年来MEMS价格一路下滑，让它不再是一些特殊行业的专属品，而是更多地深入到各种行业应用。

例如，国外某公司研制的一种诊断药丸，在被患者吞食后，可在通过体内时进行测量，并将数据以无线方式传到病人身体外面的小型接收设备，可初步检测肠癌的早期信号。长远来看，这种诊断药丸还可用于检测更多的医学病征。

国家电网利用热传感器和无线传感网技术，通过自动化来远程监测供电网管线的状态。在冰雪天气时，可以及时发现险情并抢修，有效预防因线路结冰造成的高压塔倒毁。医疗保健领域中，计步器是利用三轴MEMS传感器实现健身和健康监测功能的代表性应用，在特定的情况下，计步器的传感器能够精确地测定在步行和跑步过程中作用在系统上的加速度，通过处理加速度数据，计步器可显示用户走过的步数和速度，以及人在身体运动过程中所消耗掉的热量。

MEMS各类传感器的结合，能创造出更多应用。MEMS加速计与陀螺仪配合使用，使三维鼠标和遥控器能够在空中操作。在这些设备中，传感器检测到用户的手势，将其转换成PC屏幕上的光标移动或机顶盒和电视机的频道和功能选择上的加速度。

Gartner研究总监Stephan Ohr预测，非光学MEMS传感器的市场规模在2010年将接近31亿美元，到2013将成长到逼近50亿美元。汽车仍然保持非光学传感器应用的第一位，占2009年总应用中的60%以上；但是数据处理和通信应用增长最快，数据处理包括硬盘的G-Force(重力)传感器，通信领域应用包括手机的可旋转(rational)传感和基于位置的服务。

MEMS前路有阻

物联网来到，MEMS顺风顺水，但是，它的发展阻力仍然存在。一方面，一些市场已经饱和，例如游戏中的加速感应；另一方面，残酷的价格竞争愈演愈烈，逼迫MEMS供应商找到更多创新的应用出路；再次，MEMS产业对人才的要求越来越高，正在向更加复合型和更熟悉行业应用转变，人才缺失或将成为MEMS的另一个拦路虎。而来自市场的需求是，MEMS企业应提供更高性能、更大稳定性、更低成本、更小面积的器件，而且还要求更快的上市时间。

识时务者为俊杰，MEMS产业发展必须紧跟潮流。

记者在今年召开的“第八届全球电子峰会”（Electronics Summit 2010）期间，有幸参与了一个名为“MEMS is Hot”的专题讨论，了解到国外MEMS厂商对于应用热潮中MSMS理性发展的思考。

ADI公司副总裁兼总经理Mark Marin介绍说，MEMS的第一次浪潮是在上世纪九十年代，较多存在于汽车安全领域；第二次浪潮是始于2000年的消费电子产品，如游戏机和智能手机；而未来十年，MEMS传感器的第三次热潮将开始出现在医疗、工业器械和军事等领域，如可携带的医疗设备和机器人自动控制部分（图2）。这波高潮的另一个重点，在于MEMS运动传感器将迎来许多新契机，高效能加速计和陀螺仪可进一步带动多元化的新应用。

下一个杀手级应用在哪里？iSuppli预测：带微型投影功能的手机、RF MEMS开关、MEMS振荡器、MEMS麦克风和MEMS扬声器等都是驱动因素。新的手机操作系统更是将进一步驱动MEMS在移动终端中的应用，例如Android和Windows mobile7。以Android Layar为例，它是全球第一款增强现实感的手机浏览器，能向人们展示周边环境的真实图像。用户只需要将手机的摄像头对准建筑物等，就能在手机的屏幕下方看到与这栋建筑物相关的、精确的现实数据，甚至连周边旅馆、酒吧及餐馆的信息也一应俱全。这一功能必须要以内置的MEMS传感器作为支撑。

Bosch Sensortec公司首席执行官Frank Melzer博士指出，MEMS解决方案应该尽可能多样化，因为用户的需求在日益增加，其中不乏交叉或组合需求，这就对MEMS供应商提出了更高的要求。贴近客户、深刻理解应用，才能发掘出需求，并创造性地提供出多样化解决方案。MEMS供应商需保证其一系列产品组合及软件是相互兼容，可移植可整合的。如果MEMS与现有IT系统的基础技术整合性不足，则无法从整体提升感知水平。

Kionix业务与市场营销副总裁Eric Eisenhut认为，采用嵌入式算法（embedded algorithms）处理MEMS传感器数据，可以使其指令和功能更加容易使用。对于MEMS开发者来说，应该设计出便于传感器信息快速传递及处理的指令，这样才能更加贴近用户需求；另一方面，还应提供给客户一系列MEMS应用开发工具。

更高的融合度让MEMS人才也变得稀缺起来，Coventor总裁兼首席执行官Mike Jamiolkowski指出，MEMS厂商应积累标准化编程经验，与MEMS设计业者一起扩展多元化生态环境，开拓出更多MEMS市场应用，这样才能增强持续提供新一代产品的能力。

整体而言，MEMS传感器朝向更小型、整合度更高及功耗更低的方向发展已成必然，而物联网对MEMS所提出的要求会更高，比如应具备更高的安全和可靠性，能够在恶劣环境下保持灵敏度等，有能力提供系统层级解决方案的厂商将获得更多机会。