IT IS MEMS TIME

据DigiTimes网站报道，由于希望抢占商机无限LBS(Local Base Service)市场大饼，国际MEMS大厂纷纷投入个人导航产品领域，继大陆MEMSIC之后，芬兰MEMS大厂VTI也宣布正式加入战局，无独有偶台湾工研院为了加强台湾MEMS产业地位，也将推出1套完整配套措施。

MEMSIC执行长赵阳指出，现阶段已可明显感受到消费者对于LBS服务的强烈渴望，为满足消费者，MEMSIC将提供1套完整的市场解决方案，此方案推出将有机会让系统厂商创造出更多商机，也正因为市场分析师预期未来LBS市场成长空间仍旧相当惊人，因此除MEMSIC外，近来芬兰MEMS厂商VTI与台湾的工研院也不落人后的加入战场。

据了解，VTI 已于2009年美国CES展示其1款全新且采用MEMS技术做为基本架构的个人导航系统，VTI新款设备采用VTI超低功耗3轴加速度计以及专利算法，可计算行人速度和距离，而当前VTI所提供产品属于10uA的电流，已算是世界上功耗最低的3轴加速度计，因此相当适用于可携设备上。

VTI所计算得到的速度和行走距离信息，将会传送到走向与位置模块，该模块则使用VTI陀螺仪技术，以及第3方磁传感器技术。而所测得的走向、速度、行走距离资料将通过蓝牙界面传送到个人计算机(PC)，如此一来行人的运动轨迹可以在数码地图上即时跟踪。

工研院日前在2008年便采用自家所研发3轴加速度计及陀螺仪，成功研发出1套不需透过GPS芯片组定位的汽车导航装置，到2009年工研院将再进一步推进至个人导航，也就是采单轴加速度计，再加上2颗陀螺仪，以便能够精准的抓到个人行踪，工研院预计到2009年下半正式推出相关解决方案。（www.semi.org.cn)

芬兰的VTI Technologies在2009 CES展上将展示一款新颖的基于MEMS的行人导航系统。

小型可佩戴的设备可以跟踪行人的位置、速度和行走距离。它完全依靠设备内部的传感器提供的信息，非常适合室内等没有GPS信号的区域。

该设备使用VTI的低功耗3轴加速度计和专利算法，计算行人的速度和距离，10uA的电流是世界上功耗最低的3轴加速度计，适用于便携设备。

计算得到的速度和行走距离信息传送到走向与位置模块，该模块使用VTI的陀螺仪技术，以及第三方的磁传感器技术。走向、速度、行走距离数据通过蓝牙传送到个人电脑，行人的运动轨迹可以在地图上实时跟踪。

VTI的市场总监Sten Stockmann说：“基于传感器的导航是对传统GPS在无信号或信号极弱情况的令人振奋的补充。可以把基于位置的服务拓展到购物中心，或用于保安、运动表现监控等应用。”

无锡美新推出具有数字指南针功能的磁传感器新品系列中的首款MMC212XM，适用于带有全球定位（GPS）功能的手机或个人导航设备（PND）中的一系列基于位置的服务项目（LBS）。公司的系列磁传感器产品将提供更高的精度和手机以及个人导航必须的用户友好的自动校正功能。

传感器制造商对于任天堂游戏杆Wii中的三轴加速度计业务进行激烈竞争。目前Wii使用的加速度计由美国ADI和意法半导体（ST）供货。但其它制造商对任天堂公关希望成为新的供应商。

任天堂也对ADI和ST之外的供应商样品进行评估。美国的Kionix曾经一度是最强的竞争者。Kionix的竞争力来自基于其为硬盘提供传感器而验证的高可靠性。而且，Kionix的器件结构与其竞争者不同，其MEMS层是ADI器件的几倍厚度，便于提高灵敏度。

无论如何，任天堂尚未决定改变供应商。加速度计制造商必须满足苛刻的性能规范才能得到合同。

“被选中做为新的供应商是很困难的“，一个加速度计制造商的职员说。

似乎针对这一极具吸引力的位置的战争还会持续下去。

比利时IMEC在Holst Centre的框架下，在微加工的压电能量采集器方面取得破纪录的60uW能量输出。该采集器以氮化铝（AlN）为压电材料，开利用简单、低成本的CMOS兼容工艺制造。其500Hz的共振频率使其应用广泛。60微瓦的输出足够驱动简单的无线传感器，间歇式地与主机传输信号。潜在应用包括汽车胎压监测系统（TPMS）或者工业设备的监测。

能量采集器把环境中的能量（光、热、振动）转化为电能。它在电池更换困难的场合不可或缺，例如大范围内分布的或者不易接近的地点放置的自动传感网络。IMEC的新型能量采集器是微加工的器件，通过压电换能器把振动能转化为电能，可以用于产生振动的飞机、车辆、或工业设备等之上的传感器。

该新型能量采集器，实验测得在2g振动输入、500Hz共振频率下，输出功率为60微瓦。它是由底层Pt电极、AlN压电层、和铝上电极构成的压电电容。该电容制造在前端带有质量块的悬臂梁上。当采集器振动时，质量块带动压电层拉伸形变，产生电能。使用氮化铝压电材料使器件工艺与CMOS制程兼容，可实现低成本生产。

去年，IMEC已经展示了一个输出为40微瓦的压电能量采集器，但压电层为PZT。新的AlN压电层具有沉积工艺简单的优点。并且PZT工作在1.8KHz。而新的采集器相对更低的500Hz共振频率与工业设备或汽车轮胎的振动频率相一致，极大地拓展了采集器的应用范围。

位于加州Redwood开发用于救治充血性心力衰竭的MEMS的Proteus Biomedical Inc在第四轮融资获得三千万美金。

本轮投资的公司包括Pacesetter Inc、Adams Street Partners、Carlyle Group、Essex Woodlands Health Ventures以及Spring Ridge Ventures。Proteus之前从2003年以来已经融得五千六百万美金。

www.proteusbiomed.com

意法半导体推出首款通过汽车认证的MEMS三轴加速度计。产品号AIS326DQ的加速度计通过AEC-Q100车用认证，利用ST的八英寸MEMS制造工艺生产，以有竞争力的成本为系统集成商提供MEMS技术。该器件是ST将其MEMS技术在消费电子的规模优势带到汽车应用这一战略的第一款产品。

AIS326DQ符合汽车业对非安全性应用的要求，例如车辆报警、跟踪监测、黑盒子系统、座椅控制、导航支持、天线定位等应用。其高度灵活性和牢固性也使重型设备振动监测或货运箱体管理等应用受益。关键性能包括用户可选的三轴±2g或±6g动态范围，-40°C to +105°C的温度范围，10000g的耐冲击性。

意法半导体的包括三轴运动传感器及应用软件的自由落体探测方案被富士-西门子计算机（Fujitsu Siemens Computers）选中，用于其ESPRIMO Mobile系列专业笔记本电脑的硬盘数据保护。

意法的MEMS运动传感器可迅速检测到电脑任何的异常移动，并促使系统停止一切读写操作并且在落到地面前迅速把磁头移动到安全位置。

安全性能包括数据保护是富士-西门子计算机新的ESPRIMO Mobile系列专业笔记本的标志性能之一。结合微加工的硅传感器与电子界面和系统软件，ST的落体探测方案保障敏感数据的完整性，是在商业环境中笔记本电脑越发重要的一个方面。

ST的加速度传感器满足便携电子产品严格的下落测试标准。其创新的机械设计提供极高的振动免疫并且可抗10000g以上的冲击。传感器提供极低的噪声水平和功耗，对于电池供电的智能手机、PDA、笔记本电脑等便携产品非常关键。

到今年底，做为自愿的环境保护措施，博世Sensortec将保证其用于移动消费电子产品的MEMS压力传感器和加速度计中不含有卤素。遇热将产生二恶英的含卤素阻燃剂将被安全的材料替代，这一改变将不影响MEMS器件的可靠性和使用寿命。

Bosch Sensortec将在10月份日本东京的消费电子展CEATEC上演示其MEMS压力传感器和加速度计。博世的新产品专为消费电子市场的技术、经济、环境、物流等因素考虑。所以的传感器都经过标定。即使是非常大量的订单也可保证在约定的有限时间内高质量地完成。产品完全符合欧洲RoHS标准。

大多数人在提到加速度计时都会想到由弹簧悬挂的质量块。但这不是惟一的解决方案，MEMSIC用其热学技术的加速度计证明了这一点。MEMSIC声称其技术是突破性的，首要一点是其低成本。

对MEMSIC加速度计解剖分析的完成恰逢制造商的一次高调事件。上个月的北京奥林匹克运动会的聚光灯下，MEMSIC似乎比火炬还要热门。在开幕式上，观众挥舞92000只红、绿、蓝、白色的装有MEMSIC的热加速度计的火炬。

与传统的加速度计使用微小的多晶硅或硅质量块不同，MEMSIC利用一个加热的重气泡在加速度影响下的运动来探测加速度（气泡的成分是其设计技术机密的一部分）。值得注意的是MEMSIC选择了一种热容高于空气、而热导低于空气的气体组分。

 图一：微桥支撑的加热环和热堆

其传感器MEMS部分如图一所示。一个居中的加热环通过介质微桥结构支撑。加热环用来加热做为质量块的重分子气体。传感探测部分是围绕加热环的热堆（由每边40个热电偶串联）。热电偶的热端位于环绕加热环的介质微桥上，冷端位于空腔的周边，掩埋在金属层之下。

被加热的气体在加热环上形成一个小的气泡并具有温度梯度，中心最热，周边最冷。MEMSIC的聪明之处在于利用了在有加速度的情况下，气泡的运动会滞后于芯片的运动。结果气泡从芯片中心相对偏移，一边的热堆探测到比另一边高的温度。一个差分的信号被检测并由芯片四周的ASIC电路处理为相应的加速度数字信号。

 

 图二：加热环

图二所示的加热环被图形化的介质微桥支撑。微桥下的硅衬底被部分刻蚀去除在加热环和热电偶下形成空腔。图中所见的多晶硅加热环在介质微桥上以蛇形绕布。

MEMSIC描述其工艺是CMOS-MEMS兼容的。看起来其CMOS部分的工艺是在TSMC完成，MEMSIC自行完成MEMS释放与封装，很可能是在其中国的工厂进行。MEMSIC同时在美国拥有一个研发中心。

 

 图三：热堆的热端

热电偶是一种有很多年历史的温度测量技术，如图三所示，由铝金属和多晶硅结串联而成。如前面所提到的，靠近中心加热环的是热结，冷端掩埋在金属二下，靠近空腔的边缘。合适的多晶硅掺杂将提供良好的西贝克（Seebeck）系数，金属和多晶硅的线宽经过调整来优化其电阻值和热导率，以得到高灵敏度（信噪比）。

这些创新的器件在低成本下提供可观的性能指标，MEMSIC目标瞄准所有的应用市场。这一特定的器件可耐受50000g的冲击，而其低成本可用于消费电子。这一性能和成本的组合是难以想象的。跟踪MEMSIC在工业和消费市场的成功案例将是很有趣的。

相关链接：

带MEMS器件的火炬将在奥运赛场挥舞：http://memstimes.blogbus.com/logs/27416598.html

TSMC就MEMS代工业务的访谈：http://memstimes.blogbus.com/logs/28254099.html

 

ADI公司最新推出一款6自由度（6 DoF）惯性传感器--ADIS16365，扩展了其iSensor智能传感器产品系列。ADIS16365 IMU（惯性测量单元）实现了高性能、简单性与改进的数据接口的完美结合，与其它同类IMU相比，具有更快的响应时间和更低的功耗。对于高性能平台控制与导航设备的设计工程师来说，ADIS16365使得复杂的运动检测设计更加容易且性价比更高。新的IMU可使功耗降低至少20%，启动时间提升约10倍，偏移稳定性提高50%，并降低了影响导航精度的噪声。除了传统的工业车载导航系统，ADIS16365的低噪声和快速响应时间特性也有益于多种平台稳定性应用，如车载天线及照相机。

改进的GPS导航

ADIS16365可用于任何需要高性能运动控制与反馈要求的领域。在依靠GPS卫星导航保持精确位置信息的车辆中，如高端农业设备，IMU可以立即检测出因地形崎岖引起的 GPS天线位置的微小移动，从而提高设备性能。该特性支持实时信号校正，并可提供最高的航向精度。此外，利用ADIS16365的快速响应时间和出色的稳定性，车载照相机或工厂自动化机器臂即使在不稳定的条件下仍可以保持极高的分辨率。

ADI公司iSensor智能传感器产品生产线总监Andy Garner说："目前的大多数惯性运动传感器集成度较低，并需要高级别的工厂校准。而ADIS16365经过完全校准和温度、电压及其它灵敏度补偿，这意味着客户可以立即从器件接收有用的数据，无需额外的运动测试或系统集成。大型、昂贵的IMU与集成度较低的传感器会带给客户很大的设计测试与成本负担，而ADIS16365具有更高的稳定性及特性丰富的接口，因此大大降低了客户的成本、时间和实现风险，这款最新的IMU填补了它们之间的空白。"

ADIS16365提供高性价比、卓越的性能

IMU传感器实现方案涉及复杂的机电设计，包括许多传感器之间与环境依赖性。传统的解决方案比较昂贵，而且都是为特定应用定制。经过工厂校准与可编程的ADIS16365简化了完整IMU传感器能力的实现过程，并可为广泛的客户和应用提供价格合理的精密6自由度检测。这款器件的多个独有特性可以进一步缩短设计时间，并降低设计复杂性，包括自动化传感器参考点重新排列、数字范围扩展、动态环境补偿、自动检测，以及嵌入式传感器条件监控。ADIS16365利用ADI公司特有的、嵌入IMU内的运动与校准测试技术采集传感器数据，并在所有3个轴之间进行排列补偿，对电压变化、温度变化及其它影响进行校准，再在使用中对其进行动态补偿，这些都是用户透明的。

ADIS16365与其它iSensor 6自由度传感器向上兼容，并支持快速的数据访问接口、额外的系统I/O、较宽动态范围的加速计(17g)，以及扩展的温度范围(-40℃～+105℃）。

利用ADI公司MEMS专门技术的6自由度运动检测

ADIS16365 IMU采用ADI公司领先的iMEMS Motion Signal Processing（运动信号处理）技术，集成3个陀螺仪和3个加速计，以提供6自由度运动检测。嵌入的精密自动调零，以及出众的0.05o/sec/g动态线性加速补偿因子，使设计人员无需进行进一步的运动测试即可实现0.009o/sec或更佳的运行偏移稳定性。对于工业应用，ADIS16365达到前所未有的性能水平，并大幅降低后处理复杂性和实现成本。最新IMU传感器具有可编程SPI接口，便于控制数字滤波、采样率、电源管理、自检以及传感器状态与报警等特性。这款传感器的体积不到1立方英寸，与前几代产品引脚兼容。仅需电源和SPI接口连接，ADIS16365即可实现完全的系统内可调，允许设计人员便捷的调试系统，并利用不同的配置进行设计优化试验。

飞思卡尔（Freescale）负责MEMS产品市场战略和业务拓展的Jim Grothe谈到汽车胎压监测系统（TPMS）的功耗管理问题，TPMS是由位于轮胎内的一个MEMS压力传感器和一个射频发射器，以及位于车体内的接收和处理胎压信号的一个射频接收器和处理器构成。TPMS是当前在车载电子系统的功耗限制如此之严格的很好例子。Grothe强调说：“功耗是主导要求之一，仅次于压力传感器的精确度本身。”

不象其它的汽车电子可以使用主电力系统中的电能，轮胎中的电子供电来自自带的电池，要求必须可维持使用10年以上而无需更换。这是令人痛苦的严格预算。当被问到能量自供能（Energy Harvesting）技术，即把轮胎的部分动能转化为电能，Grothe说飞思卡尔以及其它几个公司正在研究开发这一技术，但该技术在近期内还不可能用在汽车上。

功耗限制对TPMS架构的另一影响体现在飞思卡尔使用电容式压力传感而不是压电式压力传感器。电容式传感器是低功耗技术因为在探测压力变化时没有电流通过传感器。尽管压电传感器无需很大的电流，但当你要求一个小小的电池维持10年时，每一点一滴都是重要的。

印度班加罗尔的德州仪器（TI）的研究人员正在开发一款基于MEMS器件的便宜、可联网的哮喘病人肺功能检测设备。在国际生物医疗工程与技术杂志上发表的文章中解释了该设备如何使医生远程监测病人并在紧急情况下给药。

肺活量计（Spirometer）通常用于诊断时测量肺容量以及治疗中监测呼吸反应。但其在发展中国家及边远地区的使用由于较高的成本和缺少专业医疗人员而受到限制。简单地监测哮喘病人的咳嗽和喘鸣并不是总能精确的评估症状的严重程度。使用肺活量计做的呼吸测试更精确并可以清楚地表明治疗是否有效。

TI的研究人员 N.C.S. Ramachandran 是高速和低功耗数字电路设计专家，与印度理工学院电工系教授Vivek Agarwal合作开发了一款便宜且易操作的肺活量计，可以通过内置的网络和数据编码软件快速地联结到因特网。该小组开发的低成本便携肺活量计是基于压力传感器对气流的测量。基于MEMS技术的压力传感器是用半导体工艺生产。MEMS肺活量计能够测量呼入和呼出病人肺部的空气流量和体积。

利用大规模量产工艺制造的MEMS传感器成本低（每片几美金）、体积小、可便携。嵌入的电路和软件便于与电脑和网络连接，适合医务人员对病人远程监控。不仅边远的病人能向专业人员咨询，专业人士也可指导病人进行检查和治疗。

位于亚特兰大的动作传感器的初创公司Qualtre（www.qualtre.com)，近期从麻省Waltham的风投公司Matrix Partners得到500万美元首轮投资，预期接下来四个月内雇员数将翻倍。Qualtre的首席执行官Mike Slawson说现有六人的公司年内将增加4-6名工程师达到12-15名雇员，新聘人员将主要是具有ASIC设计及MEMS经验者。

Slawson同时评论说，Matrix是一家非常受尊重的风险投资公司。在1990年代是业界领头羊之一。Matrix的投资项目中包括消费电子及MEMS领域，是提供丰富的合作关系。

Qualtre于2005年由乔治亚理工教授Farrokh Ayazi和西北保留地大学教授Mehran Mehregany成立，二人在科研领域结识。Qualtre开发先进的加速度计和陀螺仪，体积比当前市场上的同类器件将缩小十倍，而成本将直接由体积决定。

公司获得过DARPA37.5万美元的项目支助，加上成立前通过贷款、经费和创始人投入的共40万美元。公司的突破性技术主要从乔治亚理工专利授权获得，产品将在性能、尺寸、功耗、集成度、对振动的免疫性方面都有所提高。将为动作传感器市场带来更低的成本基准。

Qualtre的惯性传感器设计或者是基于“音叉”技术，具有创纪录的灵敏度和品质因子；或者基于体声波（BAW）技术，是一种独特的全新惯性传感技术平台。Qualtre把两种技术应用于陀螺仪和加速度计，但是在陀螺仪应用上的价值最高。

Qualtre的BAW陀螺仪比现有的陀螺仪产品尺寸小十倍。更进一步，它们本质上是固态器件，对环境的耐受度及可靠性方面有显著提高。Qualtre的器件不需要真空封装，并且可以与CMOS电路及其它传感器集成。公司的竞争者使用尺寸更大的，非硅基材料或要求真空封装的传感器，难以以消费电子的成本来满足短程导航等高性能要求的应用。

Qualtre的音叉传感器具有非常高的品质因子（Q）并且其陀螺仪创纪录的灵敏度已得到验证。这些器件可用于军事、汽车、医疗等多种领域。Qualtre短期内目标是推出高度集成的体声波惯性传感器。Qualtre的产品利用新颖然而已经过验证的加工技术制造。Qualtre从乔治亚理工的Integrated MEMS Lab取得这些技术的独家专利授权。

Qualtre将首先推出一款三轴动作传感器QGYR300，由制造在同一芯片上的三个BAW陀螺仪和一个分开的CMOS ASIC芯片封装在一起。接着在2009年将推出QIMU600，包括制造在同一芯片上的三个BAW陀螺仪和一个三轴加速度计。Qualtre的技术路线向不断增加的集成度发展，最终所有方向的动作都可用一枚传感器来探测，CMOS控制和处理电路也将集成在同一芯片上。

左图：“音叉”陀螺仪，右图：体声波（BAW）Z-轴陀螺仪。

多轴惯性传感器开发商Virtus Advanced Sensors推出首款产品，针对低成本消费电子的模拟输出三轴加速度计。其下属机构Virtus Asia Ltd，基于该传感器技术开发了包括一款无线动作传感工具包（Micro Sensing Mote Kit）和一款多路传感数据记录仪（V Logger）。这三款产品是Virtus Group首次推出的产品。其中，Micro Sensing Mote Kit和V Logger是新一代的动作传感以及数据采集器件，可用于工业、消费品、医疗和科研等领域。

Micro Sensing Mote包含电池、加速度计和蓝牙收发器，据称是目前世界上最小和最轻的独立加速度数据采集系统。它包含利用Virtus专有的MEMS技术制造的嵌入式三轴加速度计。小尺寸的MEMS加速度计外形使得Virtus能够做到高度集成。其它特点包括低功耗（<0.15W）的嵌入式充电电池、数据传输速率115.2Kbit/s的嵌入式蓝牙接收器，载波频率2.4GHz。

Micro Sensing Mote Kit是同类产品中首款支持一个以上的无线传感系统的多路传感工具包。工具包具有集成的USB蓝牙接收器和充电器，支持多达五个Micro Sensing Motes并且带有支持多种操作系统的驱动程序。它也可用于开发消费电子、医疗器械及机器人等的广泛应用。

另一方面，V Logger集成了测量并记录加速度、湿度和温度的功能。外形尺寸5cmx5cmx2cm，重量30g，功耗低于25mW，包含2G的SD存储卡和USB接口。V Logger适合物流、工业和环境研究等。

http://www.virtusensors.com