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智能手机采用MEMS传感器技术

2013-05-30 10:12:46

MEMS器件,尤其是MEMS传感器已成为智能手机中的标准配置。苹果iPhone和ResearchinMotion(RIM)的BlackberryStorm等畅销机型,以及三星的OmNIa、HTC的Diamond和诺基亚都采用了惯性传感器

同时,智能手机应用软件日益庞大的生态系统很大程度上要归功于MEMS传感器。事实上,由于智能手机永远在线的互联网访问和传感器技术的不断发展,智能手机正在快速变成地球上最大的无线传感器网络。

智能手机中采用MEMS技术加工的传感器、执行器和光学器件主要如下,如图1所示。

 

 

加速度计、陀螺仪电子罗盘:惯性测量单元(IMU)实现室内导航

加速度计还可以实现自由落体检测、倾斜控制、计步器、手势检测、单击/双击检测、画面翻转等功能。

陀螺仪还可以实现图像防抖、增强现实等功能。

压力传感器:提供多层建筑及商场的精确高度数据,推进LBS服务。

硅微麦克风:相比传统的电容式麦克风,硅微麦克风可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与CMOS工艺及其它音频电路相集成,并具有改进的噪声消除性能与良好的RF及EMI抑制性能。

MEMS微镜:微投影仪。

CMOS图像传感器、自动对焦执行器:照相机/摄像机。

环境光感测器:应用优势是帮助手机节省显示屏功耗,增加电池的工作时间。最新的光感测器包括了更多功能,如光谱响应与动态范围、集成接近探测,以及数字通信等。

接近传感器、微型显示器:具有触摸灵敏度的显示屏。

MEMS振荡器、RF开关:蜂窝无线模块。

从图2中可以看出MEMS传感器市场发展情况:压力传感器、加速度计和陀

 

 

螺仪已经进入了成熟期,麦克风和电子罗盘还处于发展期,其他传感器还处于孕育期。

在加速度计、陀螺仪一波又一波手机市场攻势下,电子罗盘开始发力。电子罗盘不需要接受卫星信号,是对GPS指示方向功能的补充。图3显示了电子罗盘在手机市场上的发展情况。

2004-2007年,日本电子市场上出现了集成电子罗盘的手机,在日本首次提供导航服务。

2009年,诺基亚N97和苹果iPhone 3GS集成了电子罗盘。

2010-2011年,市场期待的LBS服务推动电子罗盘进入主流市场。2010年,智能手机的主要品牌都引入了电子罗盘(磁传感器)。

 

 

手机市场变化非常快,现在看来2010年是MEMS传感器运用于手机中的转折点:MEMS传感器手机市场正经历着两位数的增长,预计到2015年销售额达到79.1亿美元。

有几个原因可以解释为什么MEMS传感器市场正在快速增长:

1、智能手机的市场份额正在快速上升:2015年44%的手机都将是智能手机。智能手机的优势是采用了领先的MEMS传感器技术为客户提供了新功能/服务,并提高了手机性能。

2、集成的GPS功能不仅仅局限于高端手机。2010年,近三分之一的手机中集成了GPS功能。这是另一个集成运动传感器的驱动因素:当GPS组合了电子罗盘、加速度计和陀螺仪之时,新的服务(如LBS服务)将会诞生。预计2015年,运动传感器手机市场将达到11.9亿美元。2009-2015年,复合年增长率为25.3%,如图4所示。

 

 

图5是手机中实现的5组不同运动传感功能,从图中看出,随着运动复杂性的增加,其附加值也提高。

 

 

 

 

3、当前,随着越来越多的多波段多模式的手机出现,其RF部分变化非常快。最新引入

的标准(特别是LTE网络)直接影响RF元件,并且将会使用更多的传感器为在线服务打开新的大门。

[整理编辑:CK365测控网]
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