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亿波达@@首款高稳压力@@传感器@@@@芯片@@@@@@@@PSPR-01M6-HS研发成功@@

judy — Fri, 08 Dec 2023 02:39:11 +0000

近日@@@@，苏州亿波达@@微系统@@技术@@有限公司@@@@（以@@下简称@@@@“亿波达@@”）首款高稳压力@@传感器@@@@芯片@@@@@@PSPR-01M6-HS研发成功@@。该产品@@依托先进的@@@@MEMS工艺单片集成压力@@传感器@@@@与@@温度传感器@@@@，长期稳定性优于@@0.05% FS/年@@，具有@@高稳定性@@@@、高精度@@、单边引线@@、低功耗@@、抗干扰能力强@@等@@特点@@，同款系列@@产品@@涵盖@@40kPa～40MPa压力@@量程@@，可用于绝压@@/差压@@/表压测量@@，在@@工业@@控制@@、汽车@@电子@@、医疗@@设备@@等@@领域具有@@广泛的@@应用前景@@。

高稳压力@@传感器@@@@芯片@@@@PSPR-01M6-HS

产品@@特点@@

高稳定性@@：采用@@独特的@@结构设计和@@生产工艺@@，在@@长期工作的@@情况下都能保持精确的@@压力@@测量和@@出色的@@稳定性@@。

高精度@@：采用@@先进的@@@@MEMS设计及@@工艺技术@@@@，具有@@极高的@@测量精度@@。

单边引线@@：芯片@@PAD放置在@@同一@@侧@@，方便快速进行引线工艺@@，使得其在@@生产效率@@、可靠性@@、电气@@性能和@@集成便利性等@@方面具有@@显著优势@@。

低功耗@@：采用@@低功耗@@设计@@，有效延长了设备@@的@@续航时间@@。即使在@@@@持续高压状态下工作@@，也能保持较低的@@功耗@@，延长了产品@@的@@使用寿命@@。

抗干扰能力强@@：具备强大的@@抗干扰能力@@，能够有效抵抗外部电磁干扰的@@影响@@，确保芯片@@在@@复杂环境下的@@稳定工作@@。

性能参数@@

亿波达@@还将@@陆续推出@@多款小尺寸@@及@@高温用途压力@@芯片@@@@，以@@及@@@@氢气@@、惯性@@、压力@@、微流@@、光电和@@光通讯@@@@MEMS传感器@@，满足不同领域客户的@@多样化需求@@。

PSPR-01M6-HS应用场景@@

关于@@亿波达@@@@

苏州亿波达@@微系统@@技术@@有限公司@@@@是@@一@@家致力于@@MEMS传感器@@设计@@、制造@@、封测和@@系统@@集成为一@@体的@@@@IDM创新企业@@。公司@@主要产品@@包括@@高性能压力@@传感器@@@@@@、气体传感器@@@@、MEMS加速度@@计@@、MEMS陀螺仪@@、高精度@@组合导航系统@@@@、MOEMS芯片@@等@@产品@@@@，可广泛应用于@@汽车@@@@、能源@@、工业@@机器人@@、医疗@@、通讯@@、航空航天及@@物联网@@等@@领域@@。公司@@拥有国际化高层次人才组成的@@资深研发团队@@，获得多项发明专利证书@@，凭借国内@@领先的@@核心技术@@@@，致力成为@@MEMS传感器@@行业技术@@的@@引领者@@。公司@@总部位于苏州@@，主要负责@@MEMS智能传感器@@的@@设计@@、生产和@@测试@@，在@@深圳设立分公司@@@@，负责惯性@@导航@@、工业@@互联等@@系统@@集成类产品@@的@@研发@@。

Yole 观点@@ |截至@@@@2028年@@MEMS市场@@将@@增至@@@@200亿美元@@

judy — Fri, 15 Sep 2023 06:40:18 +0000

根据@@Yole Group发布的@@@@MEMS年@@度报告@@《Status of the MEMS Industry 2023》，MEMS市场@@将@@以@@@@5%的@@年@@复合增长@@率@@，从@@2022年@@的@@@@145亿美元@@增长@@到@@@@2028年@@的@@@@200亿美元@@。消费型@@仍然是@@@@MEMS市场@@中@@最大的@@细分领域@@，在@@这一@@细分市场@@中@@@@，新兴的@@可穿戴@@应用将@@抵消最近智能手机@@需求量的@@下滑@@，以@@4%的@@年@@复合增长@@率@@从@@@@76亿美元@@增长@@到@@@@94亿美元@@。汽车@@产业继续从@@日@@益增加的@@车内@@自动驾驶@@功能@@中@@获益@@，并将@@保持第二@@大市场@@的@@@@地位@@——而工业@@@@、医疗@@和@@电信等@@市场@@在@@@@预测期的@@年@@复合增长@@率@@至@@少为@@5%。

图@@片@@ | 《Status of the MEMS Industry 2023》编号@@：YINTR23353，Yole Intelligence

《Status of the MEMS Industry》是@@Yole Group最畅销的@@产品@@之一@@@@。市场@@研究与@@战略咨询公司@@@@Yole Group对@@MEMS产业已有@@20多年@@的@@@@研究关注@@，已发展出了该领域的@@核心专业知识@@。这份报告将@@创新与@@商业机会相结合@@，让您了解@@MEMS市场@@、其生态系统@@@@@@、最新创新和@@业务发展各方面的@@重要且@@详细的@@信息@@。今天我们的@@分析师们将@@为@@您带来这份报告的@@概要@@。

车辆和@@可穿戴@@设备@@@@中@@的@@新增功能@@助推汽车@@和@@消费市场@@@@

“智能手机@@拥有每年@@超过十亿的@@全球@@出货量@@，且@@每台手机@@内@@含大量@@MEMS组件@@，因此@@它们通常@@是@@@@MEMS消费市场@@的@@@@主要驱动力@@”

在@@Yole Group旗下的@@@@Yole Intelligence担任技术@@与@@市场@@分析师的@@@@Pierre Delbos解释道@@,

“然而@@，随着@@可穿戴@@技术@@日@@趋成熟@@，以@@及@@@@越来越多的@@终端产品@@进入市场@@@@，它们也开始占据这一@@市场@@的@@@@部分份额@@。重要的@@是@@@@，伴随着@@消费者对@@高通胀率和@@经济不确定性的@@反应@@，新涌现的@@可穿戴@@设备@@@@功能@@能减轻智能手机@@购买量下滑带来的@@效应@@，尤其是@@在@@中@@国@@。”

例如@@@@像无线耳机@@、智能手表@@，以@@及@@@@AR/VR头戴设备@@这样的@@产品@@拥有导航辅助@@、高度测量@@、空间音频@@甚至@@睡眠监测等@@新功能@@@@。

这导致了@@MEMS渗透率的@@提高@@，OEM厂商在@@集成更多@@MEMS组件@@进一@@步提高@@性能和@@增强功能@@性@@。

汽车@@领域的@@情况类似@@，MEMS渗透率在@@自动驾驶@@和@@@@ADAS功能@@集成的@@推动下不断增长@@@@，有助于缓冲汽车@@市场@@总体上略为平坦或@@缓慢增长@@的@@局面@@。从@@长远来看@@（2030年@@及@@以@@后@@@@），我们预期电动汽车@@中@@使用的@@@@MEMS传感器@@数量总体上将@@会减少@@，但在@@其他领域中@@可望迎来增长@@@@。GNSS定位需要用到@@@@MEMS惯性@@传感器@@@@，激光雷达@@需要用到@@@@MEMS微镜@@，实现@@车内@@舒适性需要用到@@@@MEMS环境传感器@@@@，这些@@需求将@@帮助市场@@达到@@@@@@7%的@@年@@复合增长@@率@@，截至@@@@2028年@@市场@@规模可增至@@@@41亿美元@@。

接下去规模最大的@@领域是@@工业@@市场@@@@，由仓库自动化和@@工业@@@@4.0实施推动@@，工厂中@@的@@机器人或@@自动驾驶@@汽车@@所用的@@惯性@@传感器@@@@@@@@、振荡器@@和@@压力@@传感器@@@@将@@是@@这一@@市场@@的@@@@关键@@。

诊断和@@监测设备@@的@@持续小型@@化以@@及@@@@可穿戴@@设备@@@@的@@引入将@@增加@@MEMS组件@@在@@医疗@@领域中@@的@@需求@@。

在@@预测期内@@@@，电信市场@@预计@@呈现最高年@@复合增长@@率@@（28%），其中@@@@用于开关@@的@@光学@@@@MEMS和@@MEMS振荡器@@在@@满足数据需求的@@指数级@@增长@@上将@@扮演越来越重要的@@角色@@。

就数量而言@@，工业@@、医疗@@和@@电信等@@市场@@仅占@@MEMS总出货量的@@@@5%，但由于@@这些@@市场@@的@@@@性能要求@@更加严格@@，188足彩外围@@app 成本也将@@高于消费和@@汽车@@领域@@（这两者的@@出货量占整个市场@@的@@@@@@95%）。

MEMS生态系统@@@@：经济下行让高端企业保持领先地位@@，令低端供应商@@陷入困境@@

2021年@@到@@@@2022年@@间@@，MEMS领先企业@@Robert Bosch公司@@以@@@@12%的@@年@@复合增长@@率@@增长@@@@。Bosch（博世@@）在@@消费和@@汽车@@领域都有业务@@，两者往往能相互平衡@@，使该公司@@得以@@保持收益增长@@@@。

STMicroelectronics（意法半导体@@）以@@5%的@@年@@复合增长@@率@@增长@@@@。作为三@@星@@（Samsung）供应商@@，该公司@@在@@消费领域表现强劲@@，但近期@@也打入了汽车@@市场@@@@。

时钟振荡器@@供应商@@@@SiTime在@@过去@@一@@年@@中@@增长@@了@@30%，颇为引人注目@@，过去@@几年@@@@该公司@@都有成功表现@@。

这份报告中@@分析的@@大多数厂商都实现@@了增长@@@@，但也有部分企业报告了损失@@。例如@@@@，麦克风供应商@@歌尔微电子@@（Goermicro)（下降@@14％）就在@@过去@@一@@年@@受到@@了智能手机@@产业困境和@@激烈竞争的@@影响@@，尤其是@@来自@@中@@国供应商@@的@@竞争@@。

图@@片@@ | 《Status of the MEMS Industry 2023》编号@@：YINTR23353，Yole Intelligence

与@@拥有高端客户的@@@@MEMS企业相比@@@@，为中@@低端消费品牌供货的@@@@厂商受全球@@经济动荡和@@消费低迷的@@冲击更大@@。这将@@导致@@MEMS生态系统@@@@的@@两极分化@@。

“对@@于那些会将@@成品设备@@卖出成百或@@数千美元费用的@@高端客户来说@@，性能比成本更为关键@@”，在@@Yole Group旗下的@@@@Yole Intelligence担任技术@@与@@市场@@分析师的@@@@Pierre-Marie Visse解释道@@。

“这样像为@@Bosch供货的@@@@Apple这样的@@高端供应商@@就能在@@保持竞争力的@@同时@@也具备一@@定的@@价格灵活性@@。这种价格力量确保了稳定的@@利润率和@@稳定的@@研发预算@@，这些@@反过来又创造了稳定的@@创新节奏@@。如@@此@@，像博世@@这样的@@公司@@就能更有效地进行创新@@，从@@而吸引高端客户并保持高价格@@——这一@@切形成了一@@个@@良性循环@@，使企业从@@中@@受益@@。”

相比@@之下@@，Oppo，Motorola和@@小米@@等@@品牌的@@消费者比@@Apple或@@Samsung的@@用户更不愿意为额外的@@性能或@@功能@@付费@@。尽管这些@@品牌的@@产品@@组合中@@也有一@@些高端型@@号@@，但中@@低端设备@@在@@其产品@@中@@占主要部分@@。

“为了保持竞争力并确保获设计获得成功@@，MEMSensing（敏芯微电子@@）、Alps Alpine（阿尔卑斯阿尔派@@）和@@GMEMS（通用微集团@@）等@@MEMS公司@@面临着越来越大的@@降价压力@@@@，这多年@@都在@@侵蚀它们的@@利润@@”，在@@Yole Group旗下的@@@@Yole SystemPlus担任技术@@与@@成本分析师的@@@@Khrystyna Kruk详细解释道@@@@。

她补充@@：“于是@@研发资金减少@@，创新机会也减少@@，这些@@企业就困在@@恶性循环中@@@@。此外@@，中@@低端设备@@通常@@要面临更多竞争@@，因为其部件更容易生产@@。”

这种竞争在@@中@@国尤为明显@@，因为资金和@@激励措施正在@@令@@MEMS生态系统@@@@正在@@快速生长@@。这种推动的@@长期影响尚不明朗@@。它是@@否会让中@@国企业提高其@@MEMS的@@质量@@，并以@@@@更低的@@价格与@@欧美企业竞争@@？抑或@@是@@会造成大规模的@@国内@@供应过剩@@，同时@@由于@@因为过度竞争而伤害所有本土企业的@@的@@利润@@，最终破坏产业生态系统@@@@@@？或@@者@@，我们是@@否应该期待中@@国的@@生态系统@@@@出现更多整合@@？

当智能手机@@的@@市场@@需求健康时@@，这种恶性循环就不再是@@一@@个@@问题@@，但在@@过去@@的@@几个月@@@@Motorola、Oppo和@@小米@@等@@品牌受消费低迷的@@冲击比@@Apple或@@Samsung要大@@，MEMS业内@@的@@龙头企业和@@其他竞争对@@手之间的@@差距已经扩大@@，如@@果@@需求不能迅速回升@@，这种趋势还将@@继续@@。

本文转载自@@：Yole微信公众号@@

MEMS

纳芯微@@推出@@采用@@@@MEMS工艺的@@汽车@@级@@@@@@压差传感器@@@@NSPGM2系列@@

judy — Thu, 01 Jun 2023 06:46:26 +0000

纳芯微@@推出@@一@@款基于@@硅的@@压阻效应并采用@@先进的@@@@@@MEMS微加工工艺设计而成的@@汽车@@级@@@@@@压差传感器@@模组@@NSPGM2系列@@。该产品@@采用@@汽车@@级@@@@信号调理芯片@@对@@贵金属@@MEMS芯体输出进行校准和@@补偿@@，能将@@@@0~±5kPa/±35kPa/±100kPa的@@压力@@信号转换为可自定义输出范围@@（0~5V）的@@模拟输出信号@@。MEMS差压@@压力@@芯体@@（NSP1832）主要采用@@贵金属双焊盘结构设计以@@及@@@@稳定性增强的@@屏蔽层技术@@设计而成@@，能够兼容油气环境@@，符合@@汽车@@级@@@@@@AEC-Q103 Grade 0标准@@。其特有的@@陶瓷基板封装工艺使得该模组能够耐@@油汽等@@介质腐蚀@@，且@@MEMS独立封装@@，设计灵活@@。 NSPGM2系列@@模组除了@@应用于低压@@/高压燃油蒸汽压力@@传感器@@@@@@（FTPS），曲轴@@箱通风压力@@传感器@@@@@@（KPS）等@@燃油动力系统@@@@；还可以@@用于混动车@@/新能源@@车真空助力系统@@@@（VBS）；此外@@，在@@工业@@负压真空检测@@@@，气体压力@@监测也有它的@@用武之地@@。产品@@主要特点@@： • 高精度@@宽温区@@：高度线性@@，稳定性好@@，无需校准@@，100%温度补偿@@， -40℃~130℃全温范围内@@精度优于@@±2.5%F.S.。 • 简单易用@@：出厂预校准@@，且@@支持客户端多次校准@@，具备出厂调零功能@@@@，模组封装@@，可移植性好@@。 • 车规级@@标准@@@@：高达@@18V的@@高压供电@@，支持反压@@-24V过压@@28V保护@@，可承受@@3x过载压力@@和@@@@5x爆破压力@@@@，具有@@较高可靠性@@@@与@@稳定性@@。 • 1.62V~5.5V兼容腐蚀环境@@：独特的@@贵金属焊盘@@MEMS搭配陶瓷基板封装@@，适配各种油气@@，氮氧环境@@。 • 定制化产品@@@@：0~±5kPa/±35kPa/±100kPa内@@量程可定制@@，支持模拟比例@@/绝对@@输出@@，且@@输出曲线可定制@@，轻松玩转传统车的@@常压油箱压力@@@@（4kPa~7kPa）以@@及@@@@混动车的@@高压油箱压力@@@@（35kPa~40kPa）检测@@。还能应用于刹车真空度助力@@（0~-100kPa）压力@@检测@@@@，支持多种压力@@应用场景@@@@。相较于市场@@上已有产品@@@@，纳芯微@@NSPGM2系列@@差压@@模组的@@响应时间更快@@，功耗更低@@，同时@@还具有@@更高的@@精度@@，更宽的@@工作温区以@@及@@@@更优异的@@过反压保护@@能力@@。纳芯微@@作为国产芯片@@提供商@@，拥有自主研发的@@@@MEMS设计与@@封装技术@@以@@及@@@@多压力@@温度点自动化批量标定技术@@@@，能够更好地保证交付@@，降低客户供应链风险@@。纳芯微@@下一@@代高集成燃油蒸汽传感器@@也在@@规划设计中@@@@。

元宇宙@@的@@实现@@需要哪些@@MEMS技术@@

judy — Tue, 16 May 2023 09:22:11 +0000

作者@@：Coventor（泛林集团@@旗下公司@@@@）全球@@MEMS业务运营及@@欧洲技术@@总监@@Gerold Schröpfer 博士@@

原文链接@@：https://www.coventor.com/blog/an-explanation-of-the-metaverse-and-5-mems...

下一@@波通信和@@社会技术@@将@@超越@@2D屏幕@@，向依靠增强现实和@@虚拟现实@@的@@沉浸式体验方向发展@@，这个新平台也就是@@我们所说的@@@@“元宇宙@@”。元宇宙@@是@@@@Meta®的@@愿景@@，即与@@真实的@@物理世界连接的@@虚拟世界互连网@@络@@。虽然大家都在@@热@@议元宇宙@@@@，但多数人对@@元宇宙@@的@@功能@@和@@实现@@方式仍处于雾里看花的@@阶段@@。对@@于一@@部分人来说@@，电影@@《头号玩家@@》里所构想的@@世界就是@@他们对@@于@@“元宇宙@@”的@@认知@@。

元宇宙@@的@@应用@@

许多人对@@元宇宙@@的@@普遍应用持怀疑态度@@。但几乎每个人都可以@@列举出与@@元宇宙@@相关@@、或@@者@@元宇宙@@驱动的@@@@技术@@创新如@@何赋能生活中@@其他领域的@@具体例子@@。游戏可能是@@元宇宙@@最明显的@@应用案例@@。除此之外@@，元宇宙@@还可以@@帮助行动不便的@@人群@@（实际上是@@任何人@@）无需离开家中@@即可实现@@@@异地旅行@@；借助增强现实@@ (AR) 眼镜@@中@@的@@自主内@@置摄像头@@@@，你可以@@专心享受现场音乐会@@，不必分心进行活动录像@@。元宇宙@@的@@其他应用还包括@@恶劣工业@@环境中@@的@@远程机器维护@@、远程学习或@@涉及@@远程手术的@@远程医疗@@@@。总而言之@@，没有做不到@@的@@@@，只有想不到@@的@@@@。

2018年@@电影@@@@《头号玩家@@》（图@@片@@来源@@@@：华纳兄弟影业@@）

元宇宙@@及@@用户界面@@需求@@

元宇宙@@可以@@被看作是@@一@@个@@高度沉浸式的@@网@@络@@，用户可以@@在@@@@里面访问基于@@@@AR和@@VR（虚拟现实@@）的@@环境@@。AR包括@@一@@系列@@将@@从@@根本上改变我们与@@周围环境互动方式的@@技术@@@@，它意味着物理世界与@@数字世界的@@融合所带来的@@丰富且@@崭新的@@情景感知环境@@。AR和@@VR将@@推动下一@@代计算的@@发展@@，并不断拉近计算机与@@人的@@距离@@，以@@至@@于似乎感觉不到@@两者之间的@@边界@@。要实现@@这一@@目标@@，需要大@@量的@@技术@@创新@@：从@@能够无缝结合彼此无法区分的@@真实与@@虚拟内@@容的@@显示器@@，到@@理解用户意图@@的@@无障碍输入设备@@@@，所需的@@创新可谓巨大@@[1]。

实现@@这个新世界的@@先决条件是@@让@@AR眼镜@@（或@@其他具有@@可市场@@化外形的@@@@AR界面@@）等@@合适的@@用户界面@@成为可能@@。而获得全面@@AR体验的@@最大挑战之一@@是@@这些@@新用户界面@@的@@性能和@@外形@@，因为它们中@@很多都需要自定义的@@硅芯片@@来满足用户界面@@的@@尺寸和@@性能要求@@@@[2]。

MEMS技术@@与@@元宇宙@@@@

Yole Development[3]表示@@，这些@@AR和@@VR需求将@@在@@@@2030年@@之前推动下一@@代@@MEMS器件@@的@@发展@@。什么样的@@@@MEMS器件@@和@@技术@@能让元宇宙@@成为现实呢@@？让我们先回顾一@@下计算机界面@@技术@@的@@历史@@，再考虑它们在@@元宇宙@@中@@可能的@@发展方向@@。

元宇宙@@情景@@：身处异地的@@朋友一@@同下棋@@（图@@片@@来源@@@@：Meta公司@@）

人机交互@@@@ (HCI) 始于上世纪@@@@60年@@代@@的@@键盘@@，并通过@@@@80年@@代@@的@@图@@形用户界面@@@@ (GUI) 继续发展@@，2000年@@代@@又出现了触控技术@@@@。人机交互@@@@的@@下一@@个@@时代将@@以@@@@AR和@@VR为基础@@。构建这种类型@@@@的@@@@@@AR/VR界面@@是@@一@@项长期且@@艰巨的@@任务@@，根据@@Meta的@@说法@@，未来还需要好几年@@的@@@@研究@@[4]。

AR眼镜@@将@@成为情景感知和@@人工智能驱动界面@@发展中@@的@@关键设备@@@@。作为界面@@@@，AR眼镜@@将@@允许用户使用已选择共享的@@信息@@、推断下一@@步的@@动作@@，并在@@用户想采取行动时做出反应@@。多种新兴技术@@的@@融合将@@有利于@@AR眼镜@@的@@发展和@@应用@@，相关的@@新兴技术@@包括@@神经输入@@、手势追踪@@、动作识别@@、语音识别@@、计算机视觉@@，以@@及@@@@基于@@惯性@@传感器@@@@的@@手指点击和@@自触摸检测@@等@@新的@@输入技术@@@@。通过@@基于@@@@MEMS的@@惯性@@传感器@@@@@@单元和@@基于@@执行器的@@触觉控制@@@@，可以@@使具有@@神经运动输入的@@腕式设备@@具备光学@@传感和@@空间定位@@功能@@@@[3]。如@@果@@把基于@@@@MEMS的@@PMUTs（压电@@微机械超声换能器@@）用于基于@@触摸的@@触觉控制@@和@@状态监测@@@@，它就能成为一@@种进入元宇宙@@的@@方法@@。基于@@MEMS的@@麦克风和@@微型@@扬声器@@将@@成为提高声音质量的@@关键@@，使元宇宙@@中@@的@@@@360度音频@@传感技术@@得以@@实现@@@@。

以@@下是@@五大元宇宙@@交互@@技术@@的@@需求@@及@@@@MEMS技术@@所能提供的@@解决方案@@：

元宇宙@@交互@@技术@@的@@需求@@

光学@@与@@显示@@

音频@@、高质量声音@@

空间定位@@

交互@@、触觉控制@@

动作识别@@、状态监测@@

MEMS技术@@解决方案@@

微镜@@（单个@@/阵列@@）

麦克风和@@微型@@扬声器@@

高性能加速计和@@陀螺仪@@@@

触摸和@@力传感器@@@@、微型@@执行器@@

PMUTs、惯性@@传感器@@@@

结论@@

以@@上@@例子表明@@，存在@@多种潜在@@的@@@@MEMS方案可以@@满足元宇宙@@的@@技术@@需求@@。MEMS产品@@可用于构建元宇宙@@所需的@@高度交互@@的@@用户界面@@@@，对@@于新环境孕育出的@@新兴应用的@@发展@@、交付和@@应用@@，MEMS产品@@也将@@发挥关键作用@@。

参考资料@@

[1] Benjamin Cook, Director of Hardware R&D at Meta, Grand Challenges for MEMS augmented Reality & Virtual Reality, MEMS & Sensors Executive Congress 2022, October 10-12, San Diego, CA
[2] Edith Beigné, Silicon Research Director at Meta, Technologies for the Metaverse, MEMS World Summit (MWS) China, 2-3 November 2022
[3] https://www.yolegroup.com
[4] Inside Facebook Reality Labs: The next era of human-computer interaction – Tech at Meta

敏芯股份@@：MEMS扫描镜方案助力智能传感发展@@

judy — Mon, 08 May 2023 09:16:31 +0000

MEMS扫描镜也称为@@MEMS微镜@@，是@@将@@微光反射镜与@@@@MEMS驱动器集成在@@一@@起制造@@而成的@@光学@@@@MEMS器件@@。MEMS扫描镜通过@@镀膜镜面的@@共振偏转实现@@激光光束的@@高速动态扫描@@，其通过@@半导体工艺加工制成@@，具有@@扫描效率高@@、体积小@@、重量轻@@、批量化@@、使用寿命长@@、功耗低@@、成本低@@等@@优点@@，在@@激光雷达@@@@、机器视觉@@、微型@@投影@@、生物医疗@@等@@应用具有@@广泛的@@需求@@，是@@激光应用必不可少的@@关键激光元器件@@@@。

根据@@扫描轴@@的@@数量@@，MEMS扫描镜可以@@分为单轴@@和@@双轴@@两种@@@@。单轴@@扫描镜具有@@结构@@、工艺简单@@、成本低@@、扫描角度大等@@优势@@；双轴@@扫描镜单芯片@@则可实现@@二@@维扫描@@，最能体现@@MEMS技术@@的@@优势@@，但其技术@@难度高@@。

敏芯股份@@作为国内@@屈指可数掌握多品类@@MEMS芯片@@设计和@@制造@@工艺能力企业@@，可提供高端定制化的@@@@MEMS扫描镜芯片@@@@，包含一@@维和@@二@@维扫描镜@@，扫描镜的@@镜面尺寸覆盖@@1mm至@@4mm, 镜面镀金@@。

通过@@半导体工艺加工制造@@@@，首先通过@@@@EPI和@@CMP工艺形成绝缘槽@@，实现@@电极的@@隔离@@，后@@通过@@@@DRIE工艺形成梳齿结构的@@驱动部件@@，通过@@静电驱动原理@@来驱动中@@心镜面进行扭转振动@@。

同时@@，敏芯股份@@提供@@MEMS扫描镜的@@驱动和@@控制电路@@，可减少开发者的@@开发难度@@，加快开发进程@@。

联系敏芯股份@@@@

申请样片或@@订购可拨打@@：0512-62386109 / 0512-62386877或@@邮件至@@@@：info@memsensing.com。

本文转载自@@：MEMS微信公众号@@

纽迪瑞@@发布@@MEMS数字气压传感器@@@@，解决高精度@@压力@@测量难题@@！

judy — Wed, 22 Mar 2023 02:54:29 +0000

2023年@@3月@@16日@@，NDT纽迪瑞@@首次公开发布@@NMP系列@@数字气压传感器@@@@@@。基于@@压阻式@@@@MEMS原理@@，打造高精度@@@@、低功耗@@、小尺寸@@、数字输出@@等@@高性能特点@@，解决高精度@@微小压力@@测量难题@@，可广泛应用于@@消费电子@@、智慧工业@@@@、医疗@@健康等@@领域@@。

一@@. 压阻式@@MEMS原理@@

NMP系列@@数字气压传感器@@@@@@，基于@@MEMS技术@@，通过@@蚀刻在@@硅片上的@@高精密半导体电阻组成惠斯通电桥以@@作为机电变换测量电路@@，可用于微小压力@@检测@@@@@@。

具体而言@@，传感器@@通过@@检测@@手机@@当前位置的@@大气压力@@@@，利用@@大气压与@@海拔高度的@@换算关系@@，将@@压力@@转化为海拔高度@@，即可实现@@@@GPS辅助定位@@，为用户提供精准的@@海拔信息@@。同样@@的@@@@，在@@水下@@，通过@@水压与@@水深的@@换算关系即可得出当前所处水下深度@@。

二@@. 产品@@特点@@

NMP系列@@数字气压传感器@@@@@@根据@@应用场景@@及@@性能特点@@，分为防水型@@@@NMP101、标准@@型@@@@NMP201、大量程型@@@@NMP301三@@个不同型@@号@@，具有@@高精度@@@@、多量程@@、小尺寸@@、数字输出@@等@@特点@@。

1、高精度@@

2、多量程@@

3、小尺寸@@

4、数字输出@@

三@@. 应用领域@@

NMP系列@@数字气压传感器@@@@@@可广泛应用于@@消费类电子@@、工业@@电子@@、家用电器@@、医疗@@健康等@@领域@@。

1、手机@@

海拔高度与@@楼层检测@@@@

过去@@，手机@@、平板等@@定位终端通过@@基站信息可以@@实现@@@@XY轴@@平面的@@快速定位@@，然而@@随着@@市场@@与@@用户对@@技术@@要求@@的@@不断提高@@，仅限于@@XY轴@@平面的@@定位已无法满足需求@@。

根据@@美国@@联邦通信委员会@@（Federal Communications Commission, FCC）最新颁布的@@要求@@细则@@，手机@@应满足下述@@Z轴@@定位技术@@标准@@@@：

部署@@Z轴@@技术@@的@@@@CMRS提供商必须按照以@@下@@Z轴@@精度指标进行此操作@@：在@@80%的@@无线@@E911呼叫上高于或@@低于@@3米@@（正负@@3米@@）内@@，这些@@呼叫都是@@由支持@@Z轴@@的@@设备@@进行的@@@@。CMRS提供商还必须在@@椭圆体上方的@@高度中@@提供@@Z轴@@信息@@。如@@果@@CMRS提供商可用@@，除了@@Z轴@@位置信息外@@，还必须提供楼层信息@@。(47CFR9.10(i)(2)(ii)

来源@@：美国@@FCC官网@@@@

由此@@，Z轴@@定位技术@@成为北美运营商强制性认证项目@@。

基于@@压阻式@@@@MEMS原理@@不依赖于@@GPS信号的@@特点@@，即使在@@@@GPS信号无法完全覆盖的@@室内@@@@，也可实现@@精准定位@@。

2、智能手表@@

海拔高度与@@水下深度检测@@@@

随着@@心率@@、血氧@@、睡眠等@@健康数据监测功能@@的@@不断更新与@@完善@@，智能手表@@正助力于全民健康管理意识的@@提升@@。其中@@@@，气压检测@@正是@@其代表性功能@@之一@@@@。

通过@@在@@智能手表@@中@@配置气压传感器@@@@，可以@@实现@@提醒用户当前健康及@@运动状态的@@作用@@。在@@户外运动时@@，提醒户外运动者注意高原反应@@；在@@游泳@@、跳水等@@水下运动@@，也可同步告知下潜深度@@。

正因为水下运动的@@特殊性@@，要求@@气压传感器@@具备较好的@@防水功能@@@@。其中@@@@，NMP101防护等@@级@@达@@IP68，耐@@10米@@水深@@，可适用于智能手表@@领域@@。

3、无人机@@

垂直速度与@@位移控制@@

在@@无人机@@中@@@@，将@@气压传感器@@@@、GPS、陀螺仪@@三@@者的@@位置数据融合传递给上位机@@，既可以@@弥补陀螺仪@@单独使用测量速度和@@位移时的@@积分漂移@@，又可以@@凭借陀螺仪@@的@@高敏感性获得快速反应@@，从@@而实现@@无人机@@垂直速度与@@位移的@@精准控制@@。

4、电子烟@@

吸烟动作控制@@

在@@电子烟@@中@@置入气压传感器@@@@，可以@@通过@@检测@@人吸气时造成的@@烟杆内@@部局部真空来感知吸烟动作@@，将@@信号传递给上位机进行进一@@步处理@@。

相比@@于传统的@@@@驻极体咪头@@，运用气压传感器@@具有@@量产一@@致性高@@、耐@@水耐@@油@@、输出连续信号更接近真实吸烟体验等@@优点@@。

5、扫地机器人@@

检测@@滤网@@堵塞与@@清洁集尘盒提醒@@

在@@扫地机器人@@中@@安装气压传感器@@@@，通过@@检测@@滤网@@前端的@@压力@@变化可精确判断滤网@@是@@否堵塞@@，以@@便扫地机器人@@实时调整吸力大小@@，或@@提醒扫地机器人@@自清洁及@@更换集尘盒@@。

6、充气泵@@

测量气压值@@@@、调节充气压力@@@@

在@@充气泵@@中@@置入气压传感器@@@@，可以@@实时监测气压值@@@@，通过@@比较检测@@值@@与@@设定值@@的@@差距去自动调节充气压力@@@@@@，减少人工误操作风险@@。其中@@@@，NMP301即为充气泵@@专用型@@@@，量程最高可达@@2MPa，满足日@@常充气需要@@。

此次@@NMP系列@@数字气压传感器@@@@@@新品的@@发布@@，标志着@@NDT纽迪瑞@@正式开拓@@MEMS产品@@线@@。作为专注于压力@@感应触控技术@@的@@高科技公司@@@@，NDT纽迪瑞@@拥将@@始终致力于为客户提供高性能@@、高可靠性@@@@、性能差异化@@、同时@@易于集成的@@一@@站式压感解决方案@@，在@@驱动市场@@创新的@@同时@@@@，为全球@@客户和@@终端消费者创造独特价值@@@@。

村田@@MEMS惯性@@测量单元@@（IMU）SCHA634产品@@分析@@

judy — Mon, 13 Mar 2023 07:09:17 +0000

作者@@：麦姆斯咨询王懿@@ ，来源@@：MEMS微信公众号@@

村田@@（Murata）是@@一@@家全球@@性的@@综合电子元器件@@制造@@商@@，主要从@@事以@@陶瓷为基础@@的@@电子元器件@@的@@开发@@、生产和@@销售业务@@。2012年@@，村田@@收购芬兰@@MEMS传感器@@厂商@@VTI Technologies Oy所有流通在@@外的@@股权@@，将@@VTI纳为旗下子公司@@行列@@，以@@扩大@@MEMS技术@@事业版图@@@@，加强车用以@@及@@@@医疗@@用传感器@@的@@研发与@@制造@@@@。村田@@MEMS产品@@包括@@加速度@@计@@@@、陀螺仪@@、磁传感器@@@@、压力@@传感器@@@@等@@@@。

据麦姆斯咨询介绍@@，SCHA634为村田@@车规级@@@@6轴@@MEMS惯性@@测量单元@@（IMU），可通过@@与@@@@GNSS（全球@@导航卫星系统@@@@）、摄像头@@、毫米@@波雷达@@、激光雷达@@等@@各种传感器@@的@@数据@@融合@@，实现@@ADAS（高级@@驾驶辅助系统@@@@）及@@AD（自动驾驶@@）功能@@。该产品@@在@@零偏稳定性和@@噪声方面具有@@优势@@，可满足汽车@@安全性应用的@@性能需求@@。村田@@还对@@传感器@@测量轴@@的@@正交性进行校准@@，使得系统@@集成商可略过这一@@高成本且@@对@@操作具有@@高要求@@的@@处理步骤@@。

IMU是@@测量物体三@@轴@@姿态角@@（或@@角速率@@）以@@及@@@@加速度@@的@@装置@@。通常@@，IMU内@@部集成@@3轴@@陀螺仪@@@@和@@@@3轴@@加速度@@计@@@@，以@@及@@@@运动@@/姿态算法@@。如@@果@@IMU内@@部集成@@的@@传感器@@采用@@@@MEMS技术@@实现@@@@，那么可被称为@@MEMS IMU。

本报告针@@对@@全球@@热@@销的@@村田@@@@MEMS IMU产品@@“SCHA634-D01”进行物理分析@@，包括@@器件@@拆解@@、芯片@@剖析及@@材料分析等@@@@，并推测出@@MEMS芯片@@制造@@工艺和@@器件@@封装工艺@@。最后@@@@，我们检索并分析了产品@@专利情况@@。具体如@@下@@：

首先对@@@@SCHA634进行光学@@成像和@@@@X射线成像@@，获得整体封装和@@引线信息@@：32引脚@@小外型@@集成电路@@（SOIC）封装形式@@，封装尺寸@@为@@19.71mm x 12.15mm x 4.5mm，封装内@@部共有@@82条引线@@（Bonding Wire），4颗@@MEMS芯片@@与@@@@2颗@@ASIC芯片@@采用@@@@3D堆叠方式集成于封装@@。

村田@@MEMS IMU SCHA634封装尺寸@@

村田@@MEMS IMU SCHA634开盖展示@@

然后@@@@将@@器件@@进行机械开封和@@化学@@去胶@@，并取出其中@@@@的@@@@6颗@@芯片@@进行深入分析@@，包括@@ASIC电路层@@、MEMS衬底层@@、MEMS结构层@@、MEMS盖帽层@@、晶圆级@@封装及@@键合等@@@@，并分别提供@@MEMS加速度@@计@@和@@@@MEMS陀螺仪@@的@@三@@轴@@感测结构及@@驱动梳齿结构的@@局部特写@@、特征尺寸及@@重要材料信息@@。

村田@@MEMS IMU SCHA634的@@电路@@（ASIC）芯片@@SEM照片@@

村田@@MEMS IMU SCHA634的@@Z轴@@陀螺仪@@@@芯片@@@@SEM照片@@

根据@@上述@@4颗@@MEMS芯片@@（3种类型@@@@：X/Y轴@@陀螺仪@@@@、Z轴@@陀螺仪@@@@和@@@@三@@轴@@加速度@@计@@@@@@）的@@结构剖析及@@材料分析@@，绘制出@@MEMS芯片@@结构示意图@@@@，并以@@@@X/Y轴@@陀螺仪@@@@为例推测出@@MEMS制造@@工艺流程@@。此外@@，本报告还提供了器件@@封装工艺流程@@。

村田@@MEMS IMU SCHA634的@@MEMS芯片@@工艺流程部分示例@@

最后@@@@对@@@@SCHA634产品@@相关专利进行检索与@@分析@@，并提供专利到@@产品@@的@@映射关系@@，有助于其他厂商理解技术@@要点及@@专利保护@@范围@@，并进行侵权关联性分析@@，从@@而可以@@有效避免侵权纠纷的@@发生@@。

村田@@MEMS IMU SCHA634的@@加速度@@计@@专利映射示例@@

博世@@推出@@极具性价比的@@@@MEMS IMU，智能化集成功能@@简化易用@@

judy — Fri, 28 Oct 2022 02:18:06 +0000

运动传感器@@在@@精度和@@性能方面延续出色表现@@
智能化集成功能@@可简化并加速产品@@开发@@
在@@多样化消费类应用中@@拓展@@MEMS IMU的@@新机遇@@

MEMS运动传感器@@体积虽小@@，却已深入我们生活的@@方方面面@@。它们能够令消费类产品@@更便于使用@@，并改善我们与@@智能手机@@和@@其他小工具的@@互动方式@@。这些@@传感器@@精确@@、紧凑@@、高能效@@，然而@@直到@@现在@@@@，它们在@@基本应用方面还较为复杂@@。为了解决这个问题@@，Bosch Sensortec推出@@BMI323，这是@@一@@款价格实惠@@的@@@@MEMS惯性@@测量单元@@（IMU），具有@@出色的@@性能和@@集成功能@@@@，能够缩短开发时间@@。

“BMI323易于使用的@@特点与@@其出色的@@性价比相结合@@，将@@为@@IMU开辟更多新的@@应用领域@@@@。”Bosch Sensortec首席执行官@@Stefan Finkbeiner博士@@说@@，“包括@@标准@@消费类产品@@@@，如@@玩具和@@小工具@@、远程遥控设备@@@@、可穿戴@@设备@@@@、健身追踪器@@、智能腕表@@，以@@及@@@@平板电脑@@和@@笔记本电脑@@@@。”

功能@@新升级@@@@

与@@其前一@@代@@BMI160一@@样@@，新款@@BMI323是@@一@@款通用@@、低功耗@@MEMS IMU，它将@@@@精确的@@加速度@@和@@角速率测量@@，以@@及@@@@由运动触发的@@智能化集成功能@@相结合@@。

这些@@集成功能@@可加快并简化@@OEM厂商的@@开发流程@@。例如@@@@，BMI323已经包含@@Bosch Sensortec即插即用步进计数器软件@@，因此@@客户不需要额外花时间开发自己的@@算法@@。其他功能@@还包括@@运动检测@@@@，例如@@@@当电视遥控器等@@设备@@被放下或@@拿起时@@，可以@@自动开启或@@关闭子系统@@@@，从@@而减少整体功耗@@。

与@@BMI160相比@@，BMI323可提供更好的@@加速度@@计@@性能@@，以@@及@@@@更低的@@功耗@@。在@@高性能模式下@@，同时@@使用陀螺仪@@和@@加速度@@计@@@@，BMI323的@@电流消耗仅为@@790µA，与@@BMI160的@@925µA相比@@，降低了近@@15%。

六轴@@@@BMI323搭载一@@个@@自校准@@16位三@@轴@@陀螺仪@@@@@@、一@@个@@16位三@@轴@@加速度@@计@@@@和@@@@一@@个@@@@16位数字温度传感器@@@@，整合于微型@@@@2.5 mm x 3.0 mm x 0.83 mm（14引脚@@）LGA封装中@@@@，与@@BMI160和@@其他产品@@引脚@@兼容@@。BMI323是@@Bosch Sensortec推出@@的@@首个除了@@@@I2C和@@SPI接口外@@，还包括@@全新@@I3C接口的@@@@IMU产品@@。

涨知识了@@！MEMS也可以@@用来监测地震@@

judy — Fri, 21 Oct 2022 07:41:21 +0000

作者@@：Coventor（泛林集团@@旗下公司@@@@）资深应用工程师@@ Hideyuki Maekoba

原文链接@@：https://www.coventor.com/blog/shaking-your-world-using-mems-seismometers-to-monitor-earthquakes/

无论在@@哪一@@年@@@@，全世界大约都会发生@@16次大地震@@，其中@@@@15次是@@@@7级@@，1次是@@@@8级@@或@@@@8级@@以@@上@@的@@地震@@[1]。因此@@，地震早期预警@@(EEW)系统@@的@@需求量很大@@。由日@@本气象厅@@(JMA)管理的@@覆盖全国的@@@@EEW系统@@[2]从@@2006年@@开始运行@@。地震台网@@由@@1000个间隔@@20至@@25公里的@@地震台组成@@。在@@2011年@@日@@本东北@@9.1级@@地震之后@@@@，日@@本气象厅收集了关于@@@@EEW系统@@的@@反馈@@：人们对@@地震预警@@系统@@@@表示@@熟悉@@，并发现它们很有用@@；参与@@者对@@@@JMA EEW系统@@的@@功效普遍给予了正面反馈@@，即使有假警报@@，大家的@@反馈也令人惊讶地积极@@。调查对@@象们都很熟悉早期预警系统@@的@@技术@@局限性@@，并认为即便是@@提供虚假警报的@@系统@@@@，也好过对@@于一@@个@@即将@@发生的@@地震没有任何预警@@。

不过@@由于@@地震传感器@@网@@络分布较少@@（或@@有限@@），地震事件的@@表征和@@监测之间可能会发生延迟@@。解决这一@@问题的@@其中@@@@一@@种方法是@@使用基于@@@@MEMS的@@地震传感器@@作为传统传感网@@络的@@补充@@。MEMS传感器@@体积小@@@@，价格实惠@@，适用于局部监测@@，也可以@@提高地震监测@@能力@@。利用@@MEMS技术@@和@@物联网@@@@ (IoT)，人们已经开发或@@部署@@了一@@些有趣的@@地震传感器@@技术@@@@，作为早期地震预警@@系统@@@@的@@一@@部分@@[3]。例如@@@@，美国@@加州的@@@@MyShake项目使用智能手机@@提供地震警报@@；中@@国台湾的@@三@@个@@EEW系统@@之一@@@@，即台湾大学开发的@@@@P-alert系统@@，通过@@MEMS传感器@@可以@@更快速地提供现场的@@地震警告@@。

我们与@@日@@本早稻田大学@@合作@@，共同设计了一@@种@@sub-1hz共振频率的@@@@MEMS共振器@@，可用于密集地震仪@@网@@络@@[4]。该装置的@@低共振频率是@@利用@@具有@@超小弹簧常数的@@电调谐弹簧实现@@的@@@@。为了进行微调@@，我们提出了一@@种多步骤电调谐方法@@（如@@图@@@@1）。我们的@@地震仪@@结构如@@图@@@@@@2(a)所示@@，MEMS+®仿真模型@@的@@俯视图@@如@@图@@@@@@2(b)所示@@。不过@@设计中@@所需的@@小弹簧常数降低了地震仪@@的@@抗冲击能力和@@动态@@范围@@。我们采用@@一@@种力平衡方法@@，将@@其中@@@@的@@质量@@位移用反馈力抵消@@（如@@图@@@@3）。这种创新设计已经在@@@@MEMS+中@@进行了模拟@@，该设计通过@@使用高度紧凑@@的@@外形@@，可以@@准确地监测输入的@@加速度@@@@（代替地震活动@@）。

图@@1：多步骤电调谐的@@基本原理@@@@

出处@@：早稻田大学@@Ikehashi教授实验室@@

图@@2(a)：地震仪@@结构示意图@@@@

出处@@：早稻田大学@@Ikehashi教授实验室@@

图@@2(b)：MEMS+地震仪@@模型@@中@@心结构俯视图@@@@

出处@@：早稻田大学@@Ikehashi教授实验室@@

图@@3：多区模拟框图@@@@

出处@@：早稻田大学@@Ikehashi教授实验室@@

本研究的@@目标是@@开发一@@种灵敏@@、可靠的@@@@MEMS地震仪@@，可广泛应用于@@EEW地震预警@@系统@@@@。这种基于@@@@MEMS的@@地震仪@@可以@@提供更准确的@@地震监测@@@@，更少的@@错误警报@@，有助于挽救生命@@。我们期待最终将@@这种创新的@@地震仪@@部署@@到@@先进的@@地震预警@@系统@@@@中@@@@。

参考资料@@：

[1] Available online: https://www.usgs.gov/faqs/why-are-we-having-so-many-earthquakes-has-natu... (accessed on 10 November 2021)

[2] Velazquez, O., Pescaroli, G., Cremen, G., & Galasso, C. (2020). A review of the technical and socio-organizational components of earthquake early warning systems. Frontiers in Earth Science, 8, 445.

[3] Allen, R. M., & Melgar, D. (2019). Earthquake Early Warning: Advances, scientific challenges, and societal needs. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 47, 361-388.

[4] Wu, J., Maekoba, H., Parent, A., & Ikehashi, T. (2022). A Sub-1 Hz Resonance Frequency Resonator Enabled by Multi-Step Tuning for Micro-Seismometer. Micromachines, 13(1), 63.

文章来源@@@@：泛林半导体设备@@技术@@@@

电气@@化和@@智能化@@，会给汽车@@上的@@@@MEMS带来什么变化@@？

judy — Wed, 07 Sep 2022 02:39:01 +0000

本文转载自@@：贸泽电子微信公众号@@@@

微机电系统@@@@（MEMS）是@@一@@种紧凑@@型@@设备@@@@，在@@单个@@硅芯片@@上组合各种功能@@@@，如@@机械@@、光学@@、流体和@@电子@@，是@@医疗@@@@、运输和@@电信领域发展的@@主要支持技术@@@@。MEMS加速度@@计@@、MEMS陀螺仪@@、MEMS压力@@传感器@@@@、MEMS开关@@、MEMS振动能量采集器@@、MEMS生物传感器@@@@、MEMS振荡器@@，这些@@都是@@大家耳熟能详的@@产品@@@@。

MEMS器件@@具有@@重量轻@@@@、体积小@@、成本低@@、功耗小等@@优点@@，非常有利于@@MEMS器件@@在@@电信和@@消费电子等@@行业中@@的@@应用@@。近年@@来@@，MEMS技术@@在@@汽车@@行业尤其是@@包括@@安全气囊@@系统@@在@@内@@的@@车辆安全系统@@中@@越来越受到@@青睐@@。

MEMS的@@技术@@进步@@

MEMS器件@@的@@第一@@次实验室演示是@@在@@@@20世纪@@60年@@代@@，以@@MEMS压力@@传感器@@@@的@@形式进行的@@@@。而真正的@@商业开发和@@制造@@则始于@@20世纪@@90年@@代@@。如@@今@@，我们使用的@@智能手机@@@@、智能手表@@和@@健身跟踪器基本都配备有@@MEMS设备@@。

过去@@用于确定飞机座舱中@@横摇@@、俯仰和@@偏航的@@航空陀螺仪@@系统@@重达数公斤@@，现在@@用于智能手机@@中@@的@@@@MEMS陀螺仪@@重量还不到@@@@1毫克@@，大小相当于一@@粒沙子@@。随着@@尺寸的@@缩小@@，MEMS的@@制造@@成本显著降低@@，经济规模也得到@@改善@@。与@@传统机械设备@@相比@@@@，MEMS设备@@具有@@更低的@@功耗和@@更高的@@灵敏度@@。例如@@@@，MEMS谐振应变计仅消耗微瓦级@@的@@功率@@，就能在@@纳米@@应变范围内@@提供极高的@@灵敏度@@。

MEMS不仅用于传感器@@@@，还可用于通信模块@@、执行器和@@数据处理设备@@以@@及@@@@感知传感器@@@@，其部件大小从@@一@@微米@@到@@一@@毫米@@不等@@@@。由此@@产生的@@机器从@@没有任何运动部件的@@简单机器到@@具有@@多个运动部件的@@复杂机电系统@@@@。这些@@系统@@有许多不同的@@类型@@@@：磁性@@、电气@@、热@@、化学@@、光学@@和@@机械@@。

MEMS的@@市场@@潜力@@

根据@@Yole的@@数据@@，全球@@MEMS和@@传感器@@市场@@的@@@@价值@@将@@从@@@@2018年@@的@@@@480亿美元@@增至@@@@2024年@@的@@@@930亿美元@@，几乎翻一@@番@@。2018年@@，随着@@越来越多的@@@@MEMS设备@@和@@传感器@@@@（如@@MEMS、图@@像传感器@@和@@@@RF滤波器@@）集成到@@消费品和@@汽车@@等@@最终产品@@中@@@@，MEMS和@@传感市场@@占到@@整个@@IC市场@@的@@@@10%以@@上@@。

2019年@@至@@@@2024年@@，MEMS市场@@在@@@@压力@@@@、射频@@、惯性@@以@@及@@@@生物医学等@@应用的@@驱动下@@，每年@@将@@增长@@@@8.3%。受新冠疫情影响@@，2020年@@，MEMS市场@@价值@@约为@@121亿美元@@，比上年@@增长@@@@2%左右@@。

在@@经历了@@2019年@@和@@@@2020年@@的@@@@疲软之后@@@@，Yole的@@分析师预计@@@@，2021年@@的@@@@MEMS市场@@将@@增长@@@@11%，达到@@@@134亿美元@@。在@@此之后@@@@，MEMS的@@年@@收入在@@@@2026年@@前将@@增至@@@@182亿美元@@，复合年@@增长@@率约为@@7%。其中@@@@，传统的@@@@MEMS设备@@将@@继续增长@@@@，但增速较慢@@，相关的@@产品@@包括@@麦克风和@@光学@@@@MEMS等@@。MEMS的@@收入主要由消费市场@@驱动@@，消费者应用约占总市场@@的@@@@@@62%，汽车@@行业占总市场@@的@@@@@@16%。

图@@1：MEMS行业应用发展情况@@（图@@源@@：Yole）

来自@@Mordor intelligence的@@市场@@分析表明@@，2020年@@，全球@@MEMS市场@@估值@@约为@@109.2亿美元@@，预计@@到@@@@2026年@@将@@达到@@@@@@188.8亿美元@@，在@@2021至@@2026年@@的@@@@预测@@期内@@@@，复合年@@增长@@率为@@8.71%，这些@@数据略高于@@Yole的@@预测@@。

Mordor intelligence更加看重消费类市场@@的@@@@发展并认为@@，可穿戴@@设备@@@@是@@物联网@@发展的@@重要一@@步@@，也是@@@@MEMS传感器@@的@@新应用领域@@@@。采用@@MEMS后@@，最终产品@@将@@具有@@更好的@@产品@@外观@@，并增加了功能@@@@。同样@@，MEMS在@@自动化工业@@领域也发挥着关键作用@@。比如@@@@，MEMS加速度@@计@@和@@@@陀螺仪@@就是@@工业@@自动化应用的@@理想选择@@。

Report linker发布的@@@@“全球@@MEMS行业报告@@”中@@相关的@@市场@@数据低于@@Yole的@@预测@@。Report linker的@@数据@@显示@@，全球@@MEMS市场@@在@@@@2020年@@估计为@@115亿美元@@，预计@@到@@@@2026年@@将@@达到@@@@@@169亿美元@@的@@规模@@，期间以@@@@6.7%的@@复合年@@增长@@率@@增长@@@@。

过去@@几年@@@@，由于@@MEMS技术@@在@@智能手机@@@@、平板电脑@@、笔记本电脑@@、可穿戴@@设备@@@@、数码相机@@、游戏控制台@@、媒体播放器和@@便携式导航设备@@中@@的@@使用越来越多@@，消费电子产品@@占据了最大份额@@。细分市场@@之一@@的@@消费电子产品@@预计@@会以@@@@7.3%的@@复合年@@增长@@率@@增长@@@@，到@@2026年@@将@@达到@@@@@@103亿美元@@。Report linker同样@@看好汽车@@市场@@的@@@@潜力并表示@@@@，汽车@@自动化需求的@@增加@@、无人驾驶汽车@@的@@增长@@趋势@@、电动汽车@@数量的@@增加以@@及@@@@汽车@@行业内@@的@@激烈竞争是@@推动汽车@@行业传感器@@需求的@@一@@些主要因素@@。汽车@@行业的@@增长@@在@@未来@@7年@@内@@的@@复合年@@增长@@率@@为@@5.9%，该细分市场@@目前@@占全球@@@@MEMS市场@@的@@@@15.1%。其中@@@@，美国@@市场@@预计@@在@@@@2021年@@达到@@@@@@21亿美元@@，中@@国市场@@预计@@在@@@@2026年@@达到@@@@@@39亿美元@@。

随着@@MEMS市场@@的@@@@不断扩大@@，市场@@竞争越来越激烈@@，整个市场@@目前@@主要由亚太地区的@@几家公司@@主导@@，其次是@@@@美洲和@@欧洲的@@公司@@@@。Broadcom（博通@@）、Bosch（博世@@）、STMicroelectronics（意法半导体@@）、TI（德州仪器@@）、Qorvo、Infineon（英飞凌@@）、NXP（恩智浦@@）等@@是@@目前@@市场@@上的@@一@@些主要参与@@者@@。

汽车@@中@@的@@@@MEMS传感器@@应用@@

多年@@来@@，传感器@@早已融合到@@车辆的@@整体设计和@@制造@@中@@@@。一@@辆汽车@@现在@@可以@@有@@100个或@@更多的@@传感器@@@@，用于监测和@@控制某些驱动参数@@。电动汽车@@的@@公众接受度和@@自动驾驶@@汽车@@的@@未来发展很大程度上将@@依赖于这些@@传感器@@的@@超可靠性@@@@。在@@这些@@传感器@@中@@@@，MEMS传感器@@约占三@@分之一@@@@。

Verified market research预计@@，汽车@@MEMS传感器@@市场@@规模在@@@@2020年@@估值@@为@@18.9亿美元@@，从@@2021到@@2028年@@以@@@@14.5%的@@复合年@@增长@@率@@（CAGR）增长@@，预计@@到@@@@2028年@@将@@达到@@@@@@50.3亿美元@@。节能环保技术@@是@@汽车@@@@MEMS传感器@@市场@@收入增长@@的@@关键因素@@，政府关于@@安全@@、效率和@@驾驶员辅助的@@法规将@@促进市场@@增长@@@@。欧洲和@@北美目前@@是@@汽车@@@@MEMS传感器@@的@@两个最大市场@@@@。然而@@，以@@中@@国和@@印度为代表的@@亚太地区市场@@的@@@@增长@@是@@极其显著的@@@@。

汽车@@MEMS传感器@@具有@@效率高@@、体积小@@、成本低@@等@@优点@@。当今车辆中@@最常见的@@@@MEMS传感器@@有@@：惯性@@传感器@@@@、磁强计@@、压力@@传感器@@@@、热@@传感器@@@@、气体传感器@@@@、微光学@@@@。惯性@@传感器@@@@包括@@加速计和@@陀螺仪@@@@，可以@@单独也可以@@组合在@@一@@起使用@@。其中@@@@，加速计用于测量静态@@（重力@@）和@@动态@@（运动或@@振动@@）加速度@@，陀螺仪@@则负责识别角度的@@变化@@。这些@@传感器@@是@@汽车@@行业的@@主导类型@@@@，并用于许多关键应用@@。

电气@@化和@@智能化@@是@@汽车@@行业的@@两个重要趋势@@，随着@@这一@@趋势的@@加速@@，正在@@影响着包括@@@@MEMS传感器@@在@@内@@的@@汽车@@半导体器件@@的@@设计和@@应用@@，高价值@@传感模块在@@汽车@@系统@@中@@也得到@@了快速集成@@。例如@@@@，MEMS传感器@@在@@包括@@安全气囊@@在@@内@@的@@车辆安全系统@@中@@越来越受到@@青睐@@。

Bosch SMA7xy系列@@MEMS传感器@@具有@@极快的@@信号处理能力@@，可直接集成到@@气囊@@@@ECU中@@，或@@位于@@A柱@@、B柱@@或@@@@C柱@@或@@@@前保险杠上@@，在@@几秒钟内@@就能检测@@到@@碰撞或@@汽车@@侧翻事件@@，并将@@此信息发送到@@气囊@@@@ECU。接下来@@，气囊@@ECU将@@迅速触发车辆的@@被动安全系统@@@@。SMA7xy系列@@产品@@之一@@的@@@@SMA760，能精确检测@@正面和@@侧面碰撞@@。同系列@@的@@另一@@个@@传感器@@@@SMA720包含一@@个@@@@x和@@一@@个@@@@z通道@@，可用于测量沿垂直轴@@的@@加速度@@@@，是@@车辆侧翻检测@@的@@理想伴侣@@。SMA7xy系列@@的@@所有传感器@@均符合@@@@ISO 26262的@@ASIL D安全级@@别@@，并符合@@@@VDA AK-LV27规范@@。

图@@2：Bosch SMA7xy系列@@MEMS传感器@@（图@@源@@：Bosch）

汽车@@中@@的@@@@陀螺仪@@可以@@测量或@@保持车辆的@@方向和@@角速度@@。ESP（电子稳定控制程序@@）中@@基于@@@@MEMS的@@陀螺仪@@是@@汽车@@工业@@中@@广泛接受且@@功能@@强大的@@安全系统@@@@。为此@@，MEMS传感器@@供应商@@纷纷加紧开发用于自动驾驶@@的@@惯性@@测量单元@@@@（IMU）以@@及@@@@用于锂离子电动汽车@@电池的@@电池压力@@监测传感器@@@@，以@@应对@@电气@@化和@@自动化车辆带来的@@新机遇@@@@。

汽车@@行业是@@高端@@IMU的@@新兴市场@@@@。随着@@高端汽车@@制造@@商在@@未来几年@@将@@逐步趋近@@L5自动驾驶@@，此举将@@为@@@@IMU驱动的@@@@MEMS传感器@@带来巨大发展机遇@@。汽车@@MEMS IMU可能是@@车内@@使用的@@最复杂的@@@@MEMS设备@@。这种类型@@@@的@@@@IMU由多个陀螺仪@@和@@加速度@@计@@传感@@188足彩外围@@app 以@@及@@@@信号处理模块组成@@，集成在@@一@@个@@封装中@@@@@@，构建了一@@个@@能够测量多达六个自由度@@（6DoF）的@@惯性@@传感器@@@@@@，包括@@：旋转运动的@@偏航@@、滚转和@@俯仰@@，以@@及@@@@线性运动的@@横向@@、纵向和@@垂直加速度@@@@。

STMicroelectronics的@@汽车@@级@@@@@@6轴@@惯性@@模块@@ASM330LHH具有@@3D数字加速计和@@@@3D数字陀螺仪@@@@，是@@一@@款车规传感器@@@@，符合@@AEC-Q100标准@@，其扩展温度范围高达@@@@+105°C，旨在@@解决汽车@@非安全应用问题@@。ASM330LHH的@@满标度加速度@@范围为@@±2/±4/±8/±16g，角速率范围为@@±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000dps。ASM330LHH的@@所有设计方面都经过了优化@@，以@@达到@@@@卓越的@@输出稳定性@@、极低的@@噪声和@@完整的@@数据@@同步@@，有利于传感器@@辅助应用@@，如@@航位推算和@@传感器@@融合@@，可在@@广泛的@@汽车@@应用中@@使用@@。

图@@3：STMicroelectronics汽车@@级@@@@6轴@@惯性@@模块@@ASM330LHH（图@@源@@：Mouser）

TDK公司@@的@@@@IAM-20680HT同样@@是@@一@@款用于汽车@@非安全应用的@@@@6轴@@运动跟踪产品@@@@，它将@@@@3轴@@陀螺仪@@@@和@@@@3轴@@加速度@@计@@@@组合在@@一@@个@@@@3×3×0.75mm（16针@@LGA）的@@小封装中@@@@@@。它还具有@@@@4096字节的@@@@FIFO，通过@@允许系统@@处理器突发读取传感器@@数据@@，然后@@@@进入低功耗@@模式@@。

图@@4：TDK公司@@6轴@@运动跟踪产品@@@@IAM-20680HT（图@@源@@：TDK）

大型@@锂离子电池在@@电动汽车@@@@（EV）中@@的@@使用为@@MEMS传感器@@创造了新的@@应用@@。我们知道@@，电池单元进入热@@失控状态是@@锂离子电池的@@已知风险之一@@@@，此时的@@监测每一@@秒都很重要@@。研究表明@@，提前测量电池组内@@的@@压力@@并据此预判电池热@@失控是@@否已经开始是@@一@@个@@不错的@@解决方案@@。为了能够及@@时检测@@到@@这种压力@@脉冲@@，要求@@MEMS压力@@传感器@@@@必须时刻处于工作状态@@。即使在@@@@车辆完全关闭的@@情况下@@，该传感器@@也不能停止工作@@。

NXP开发了一@@种新型@@@@@@MEMS压力@@传感器@@@@，专门用于解决电动汽车@@中@@的@@@@这种新的@@安全应用@@。NBP8x/NBP9x是@@NXP压力@@传感器@@@@产品@@系列@@中@@的@@一@@个@@完全集成的@@电池压力@@监测传感器@@系列@@@@（BPMS），采用@@4x4mm小封装规格@@，提供低功耗@@@@、PWM、SPI、就绪@@/中@@断及@@电源启用功能@@@@。该电池压力@@监控传感器@@具有@@内@@置的@@@@MCU，能够感应压力@@变化@@，做出基于@@配置的@@决策@@，并根据@@此决策采取行动@@，同时@@将@@此信息提供给主机系统@@@@。

图@@5：NXP新型@@@@MEMS压力@@传感器@@@@NBP8x/NBP9x（图@@源@@：NXP）

本文小结@@

MEMS传感器@@广泛应用于当今的@@车辆中@@@@，其应用范围正在@@扩大@@。虽然分离的@@传感器@@@@、控制和@@执行器模块在@@几年@@前很常见@@，但这些@@功能@@现在@@被合并到@@微集成封装中@@@@@@。

目前@@，用于安全的@@惯性@@应用是@@@@MEMS传感器@@在@@汽车@@领域的@@最大作用@@。加速计或@@惯性@@传感器@@@@及@@其相关电子设备@@可识别正面碰撞引起的@@任何突然减速@@。通过@@MEMS技术@@，一@@个@@包含加速计和@@微处理器的@@微小芯片@@可以@@安装在@@安全气囊@@或@@安全带预张紧器组件@@附近或@@内@@部@@。对@@于侧面碰撞@@，MEMS传感器@@评估车门内@@空气压力@@的@@快速增加@@，以@@决定是@@否应部署@@侧面安全气囊@@@@。由于@@其体积小@@@@、可靠性@@高@@、功耗低@@、速度快和@@成本低@@等@@特点@@，MEMS传感器@@在@@性能和@@方便性方面具有@@广泛的@@应用前景@@。

在@@未来的@@自动驾驶@@汽车@@中@@@@，随着@@人类驾驶员越来越多地将@@控制权交给电子系统@@@@，自动驾驶@@汽车@@需要数十个传感器@@与@@周围环境进行交互@@@@。这些@@传感器@@也必须尽可能小@@，这样它们就不会占用其他设备@@所需的@@空间@@，比如@@@@载人和@@电池@@。因此@@，汽车@@行业也是@@@@@@MEMS传感器@@生产和@@使用增长@@最快的@@领域之一@@@@。自动驾驶@@汽车@@的@@发展将@@推动对@@@@MEMS的@@更大需求@@，尤其是@@与@@光学@@和@@射频@@相关的@@@@MEMS。突破这些@@挑战的@@公司@@将@@迎来@@MEMS的@@变革时期以@@及@@@@发展红利@@。

压电@@MEMS兰姆波器件@@技术@@最新进展与@@展望@@

judy — Wed, 08 Jun 2022 06:42:54 +0000

兰姆波谐振器@@（LWR）是@@一@@种新兴的@@压电@@@@MEMS声学器件@@@@，由叉指换能器@@（IDT）和@@压电@@薄膜构成@@，兼具声表面波@@（SAW）和@@体声波@@（BAW）谐振器二@@者的@@特征@@，具有@@高工作频率@@、高机电耦合系数@@、高品质因数值@@@@（Q）及@@低功耗@@等@@特点@@。其制造@@工艺与@@集成电路工艺兼容@@，可在@@单片晶圆上实现@@多频率器件@@@@。基于@@LWR的@@声学滤波器@@是@@实现@@高性能射频@@前端组件@@的@@有效解决方案之一@@@@，能够满足未来通信设备@@多频率及@@集成化的@@发展要求@@@@，相关研究已成为微声器件@@领域的@@热@@点@@。

据麦姆斯咨询报道@@，近期@@，来自@@中@@国电子科技集团公司@@第二@@十四研究所和@@第二@@十六研究所的@@研究团队在@@@@@@《压电@@与@@声光@@》联合发表了题为@@“压电@@MEMS兰姆波器件@@技术@@的@@最新进展与@@展望@@”的@@综述文章@@，对@@兰姆波基本原理@@及@@技术@@发展历程做了梳理@@，重点介绍了基于@@不同材料平台的@@@@5G通信和@@物联网@@@@（IoT）用兰姆波器件@@的@@最新进展@@，并对@@该技术@@未来发展趋势进行了展望@@。

根据@@声波传播时介质中@@质点振动位移分布形态的@@不同@@，兰姆波分为反对@@称型@@兰姆波@@（A型@@）和@@对@@称型@@兰姆波@@（S型@@）两种@@。不同模式的@@兰姆波具有@@不同声速@@@@，其中@@@@最低阶兰姆波的@@声速@@一@@般为@@10000m/s，而高阶兰姆波声速@@通常@@大于@@10000m/s。

高阶兰姆波模式在@@一@@定的@@薄膜厚度范围内@@具有@@良好的@@机电耦合性能@@、高的@@相速度和@@@@Q值@@，拥有实现@@更高频率谐振器和@@滤波器@@的@@潜力@@，无需在@@一@@些关键参数上妥协@@，有望在@@@@5G高频段@@（6GHz~毫米@@波频段@@）实现@@传统声学滤波技术@@难以@@实现@@的@@高耦合系数谐振器和@@高频@@、大带宽滤波器@@@@，且@@易于实现@@器件@@小型@@化@@，被认为是@@最有希望满足@@5G通信应用要求@@的@@竞争性解决方案之一@@@@。

研究人员以@@高阶兰姆波器件@@为重点@@，分别分析了基于@@氮化铝@@（AIN）和@@铌酸锂薄膜材料的@@兰姆波器件@@技术@@的@@最新进展@@。

在@@AIN X~Ka波段@@AIN芯片@@级@@兰姆波器件@@研究领域@@，AIN高次谐波组合模式谐振器@@（CORs）、AIN截面拉梅模式谐振器@@（CLMRs）等@@是@@当前主流的@@技术@@路径@@。AIN LWR技术@@因其可覆盖频率范围较广@@，且@@具有@@低动态电阻及@@高@@Q值@@等@@优良特性@@，非常适用于窄带滤波器@@和@@振荡器@@应用@@。晶圆级@@频率调谐能力和@@高性能的@@结合使@@CORs有望成为未来@@5G毫米@@波前端架构用低损耗微型@@化多频率滤波器@@的@@一@@种候选方案@@。对@@于载波聚合应用平台而言@@，CLMR技术@@是@@实现@@单片集成连续或@@非连续预选滤波器@@的@@最有前景的@@解决方案之一@@@@。

AIN CORs的@@兰姆波模式形状@@（引自@@《High-Q X Band Aluminum Nitride Combined Overtone Resonators》）

AIN CLMR制作工艺@@流程@@（引自@@《11 GHz Lateral-Field-Excited Aluminum Nitride Cross-Sectional Lamé Mode Resonator》）

高压电@@系数的@@铌酸锂有利于实现@@高耦合系数的@@谐振器@@，从@@而实现@@大带宽滤波器@@@@@@。为了实现@@较高的@@耦合系数@@，需要不断改良器件@@制作工艺@@@@，以@@满足高性能器件@@的@@性能需求@@。得益于铌酸锂薄膜层转移技术@@的@@成熟和@@微纳加工工艺的@@进步@@，采用@@横向激励声体波谐振器@@（XBAR）技术@@有望解决@@SAW/BAW在@@5G时代面临的@@困境@@。此外@@，利用@@先进的@@薄膜加工技术@@和@@高频振动模式@@，也是@@@@实现@@工作频率大于@@6GHz的@@高性能微声滤波器@@的@@一@@种理想解决方案@@。

改进后@@的@@@@XBARs制作工艺@@（引自@@《Fabrication and Analysis of Thin Film Lithum Niobate Resonators for 5GHz Frequency and Large Kt2 Applications》）

采用@@局部减薄的@@@@LiNbO3兰姆波滤波器@@工艺流程@@（引自@@《A 14.7 GHz Lithium Niobate Acoustic Filter with Fractional Bandwidth of 2.93%》）

性能优越的@@兰姆波器件@@能够更好地满足未来通信设备@@多频率及@@集成化的@@发展要求@@@@，研究突破现有的@@制造@@工艺限制并采用@@超高相速@@（声速@@）的@@薄膜材料@@，对@@于推动兰姆波器件@@进一@@步发展至@@关重要@@。

目前@@，AIN材料平台发展已较成熟@@，不过@@，进一@@步提高@@AIN掺杂材料的@@成熟度仍是@@@@AIN材料平台面临的@@主要挑战@@，探寻@@AIN材料新的@@谐振模式以@@实现@@工作在@@@@X~Ka波段@@的@@芯片@@级@@滤波器@@是@@推动微声器件@@未来发展的@@关键@@。在@@铌酸锂薄膜器件@@研究方面@@，制作工艺@@的@@突破和@@新结构设计将@@是@@未来关键的@@研究方向之一@@@@，通过@@工艺和@@设计改良@@，有望推动铌酸锂薄膜材料成为实现@@高性能声学器件@@@@的@@通用声学材料平台@@。

论文信息@@：
https://doi.org/10.11977/j.issn.1004-2474.2022.02.013

本文转载自@@：MEMS微信公众号@@

知微传感@@发布@@MEMS激光雷达@@核心组件@@扫描模组新成员@@：P1150

judy — Thu, 21 Apr 2022 02:17:54 +0000

近日@@@@，西安知微传感@@技术@@有限公司@@@@（简称@@：知微传感@@）发布了@@MEMS单轴@@扫描模组@@新型@@@@号@@--P1150，目前@@，知微传感@@MEMS单轴@@模组系列@@产品@@已发布@@4个型@@号@@，分别为@@：

P1100(φ1.3mm) P1130(φ3mm)

P1150(φ5mm) P1220(20mm*12mm)

关于@@MEMS单轴@@扫描模组@@

知微传感@@早在@@成立之初@@，就已针@@对@@@@MEMS激光雷达@@开发了基于@@@@MEMS微振镜的@@单轴@@扫描模组@@@@，其内@@部集成@@了微振镜驱动@@、控制及@@位置检测@@功能@@@@。

该系列@@产品@@将@@传统导航激光雷达@@中@@的@@旋转装置芯片@@化@@，具有@@高分辨率@@、高可靠性@@@@、低成本@@、小尺寸@@、易集成等@@优势@@，主要应用于激光雷达@@@@、激光打印以@@及@@@@机器视觉@@等@@领域@@。

P1150

P1150单轴@@扫描模组@@，相比@@此前已发布的@@@@@@P1100和@@P1130镜面直径增加到@@了@@5mm，扫描频率为@@400±10%Hz，是@@一@@款兼顾大镜面与@@高可靠性@@@@的@@产品@@@@。

MEMS单轴@@扫描模组@@--P1150基本参数如@@下@@：

知微传感@@研制的@@@@MEMS单轴@@扫描模组@@均具备实时输出微振镜角度位置的@@功能@@@@，且@@支持用户根据@@应用要求@@配置微振镜的@@扫描角度以@@及@@@@角度标志脉冲的@@间隔角度@@。其中@@@@，可输出的@@实时扫描角度范围为@@0°-60°，角度的@@最小间隔为@@0.05°。

此外@@，知微传感@@还提供适配的@@检测@@开发板@@，用户可通过@@开发板进行可视化设置并查看模组的@@工作状态@@，方便用户进行快速评估@@。

基于@@MEMS焦平面开关@@阵列@@的@@硅光子激光雷达@@@@

judy — Thu, 17 Mar 2022 01:44:31 +0000

作者@@：麦姆斯咨询殷飞@@ ，文章来源@@@@：MEMS

3D传感技术@@可以@@帮助机器感知世界@@、绘制地图@@并实现@@与@@周围环境的@@互动@@。但机械式激光雷达@@@@（LiDAR）的@@尺寸缩小通常@@会受到@@机械式扫描仪的@@阻碍@@。基于@@焦平面开关@@阵列@@@@（FPSA）的@@3D传感器@@是@@固态激光雷达@@的@@希望之星@@，这是@@由于@@它们无需机械运动部件便能实现@@电子扫描@@。然而@@，目前@@基于@@@@FPSA的@@3D传感器@@分辨率常被限制在@@@@512像素@@甚至@@更低@@。

近年@@来@@，研发人员针@@对@@在@@宽视场角@@（FoV）中@@实现@@高速运行@@、高分辨率以@@及@@@@低功耗@@的@@集成光束扫描仪进行了深入的@@研究@@，这些@@特点是@@固态激光雷达@@的@@关键要求@@@@。光学@@相控阵@@（OPA）和@@焦平面开关@@阵列@@@@（FPSA）是@@固态激光雷达@@的@@两种@@常见光束操纵技术@@@@。

FPSA使用了类似可见光相机的@@光学@@系统@@@@，将@@视场角内@@@@的@@每个角度逐一@@映射到@@成像透镜后@@焦平面开关@@阵列@@上的@@像素@@单元@@。FPSA中@@的@@光开关@@网@@络并非在@@每个像素@@单元处整合测距单元@@。而是@@允许所有像素@@单元共享同一@@个@@@@（或@@多个@@）激光雷达@@测距单元@@，每个像素@@单元仅由一@@个@@光学@@天线和@@一@@个@@@@开关@@组成@@，这使得在@@单芯片@@上集成大阵列@@成为可能@@。

据麦姆斯咨询报道@@，美国@@加利福尼亚大学伯克利分校@@（University of California，Berkeley）电气@@工程和@@计算机科学系教授@@、伯克利传感器@@和@@执行器中@@心联合主任@@Ming C. Wu研究团队在@@@@Nature期刊上发表了以@@@@“A large-scale microelectromechanical-systems-based silicon photonics LiDAR”为主题的@@研究论文@@。

这项研究采用@@搭载了单片集成@@128 × 128像素@@MEMS FPSA（引线键合@@128 × 96子阵列@@@@，并经过了实验测试@@）的@@硅光子调频连续波@@（FMCW）成像激光雷达@@@@，最终分辨率达到@@@@@@16384像素@@。该系统@@采用@@@@5mm焦距的@@复合透镜@@，可以@@在@@@@70°×70°视场角内@@@@、以@@0.05°发散角和@@微秒级@@切换时间@@，将@@激光束随机定向到@@@@16384个不同的@@方向@@。这是@@迄今为止所报道的@@最大阵列@@的@@单片集成@@MEMS FPSA。将@@FPSA光操纵技术@@与@@@@FMCW测距方法相结合@@，可实现@@更清晰的@@@@3D成像与@@传感@@。这项研究中@@的@@@@FPSA具有@@高度可扩展性@@。在@@过去@@几十年@@中@@@@，摩尔定律推动了@@CMOS图@@像传感器@@的@@爆发式增长@@@@，类似摩尔定律的@@扩展也使百万像素@@@@3D成像激光雷达@@@@变成可能@@。

FPSA架构和@@工作原理@@@@

将@@FPSA与@@调频激光器和@@相干接收器相结合@@，构成了该研究中@@@@的@@成像激光雷达@@@@@@。该研究中@@@@FMCW测距系统@@的@@组件@@为片外连接@@，但其也可以@@集成在@@片上@@。采用@@迭代学习法获得预失真波形@@，利用@@直接调制型@@@@1550nm波长分布式反馈@@（DFB）激光器产生了偏移量@@8.6GHz、斜坡时间@@80 μs的@@线性频率啁啾@@。从@@目标对@@象返回的@@光与@@光电探测器处的@@参考光相混合@@。然后@@@@，利用@@傅里叶变换提取出与@@目标距离成比例的@@拍频@@。这项研究中@@主要采用@@单站配置@@，其中@@@@FPSA上使用了相同的@@光栅天线@@，主要用于发射@@FMCW调制光并接收来自@@目标对@@象的@@反射光@@。

这项研究开发出的@@激光雷达@@的@@@@3D成像效果@@

为了进一@@步提高@@激光雷达@@的@@分辨率@@，可以@@通过@@增加芯片@@尺寸@@、缩小像素@@占位尺寸等@@方式实现@@@@。通过@@优化@@MEMS执行器和@@开关@@耦合器的@@设计@@，可以@@缩小当前像素@@的@@占位尺寸@@。FPSA的@@一@@个@@显著特点是@@@@，与@@马赫@@-曾德尔干涉仪@@（MZI）型@@热@@光开关@@不同@@，MEMS开关@@在@@@@OFF状态下的@@损耗几乎为零@@（其中@@@@唯一@@的@@损耗是@@波导传播损耗@@）。MEMS光开关@@是@@光通信网@@络中@@的@@常用技术@@@@，但这是@@该技术@@首次被应用于激光雷达@@@@；与@@热@@光开关@@相比@@@@，MEMS光开关@@体积较小@@、功耗低@@、开关@@快且@@光损耗非常低@@。这使得在@@高密度@@FPSA中@@保持低的@@光插入损耗成为可能@@。FPSA采用@@标准@@半导体制造@@工艺@@，可在@@商用@@CMOS代工厂实现@@量产@@。

FPSA激光雷达@@的@@另一@@项独特优势是@@其灵活性@@。视场角和@@角度分辨率可以@@通过@@选择不同焦距的@@成像透镜轻松调整@@，进而可以@@充分利用@@为各种各样焦距和@@@@CMOS图@@像传感器@@尺寸而设计和@@优化的@@相机镜头@@。例如@@@@，智能手机@@的@@相机镜头适用于小型@@@@FPSA芯片@@，以@@达到@@@@小尺寸@@和@@大视场角@@；而为专业相机设计的@@镜头则适用于大型@@@@FPSA芯片@@，以@@实现@@低发散和@@高角度分辨率@@；鱼眼镜@@头还可实现@@全@@180°甚至@@更大的@@视场角@@。

论文链接@@：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04415-8