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MEMS技术导入未来主流消费电子应用

2007-03-15 00:00:00

      新兴的消费性应用结合快速发展的制造、测试和封装技术,正将不久前还是尖端技术的微机电系统(MEMS)导入实际的应用。

      MEMS究竟能以多快的速度出现在胎压感测、行动电话交换器与检测皮肤问题的‘魔镜’新产品等主流应用中?尽管业界对此还没有一致的意见,但在频率组件中以MEMS谐振器取代石英晶体等先进应用领域中,已为产业带来一种MEMS时代已经到来的新希望。

      “然而,还有许多问题仍有待解决,例如成本、需求的大幅波动,以及必须处理量产的议题等。对我们来说,还是有一些比较单纯的市场值得关注。”Knowles Acoustics公司副总裁Jeff NIew表示,“虽然如此,但该技术应用的报酬也很明显,特别是当MEMS进入消费应用领域时。”

      这一类应用的驱动力量来自于用户的

实际需求,如“让行动设备变得更为智能,可以自动为用户提供服务。”美商亚德诺(ADI)公司仪器和汽车转换器产品营销经理Conor Power说道,“消费者希望所用的设备能够遥测他们无法看到的东西,并能够实现他们无法亲身所及的事情。”

      在例如频率组件等既有市场中,由于现有的技术供货商可直接将产品倾销于市场中,以避免与新出现的竞争对手正面交锋,使MEMS开发人员得冒着推出新技术的风险,德国慕尼黑的Wicht Technologie Consulting(WTC)公司产业分析师Jeremie Bouchaud表示。因此,MEMS技术的“最大竞争对手便是传统技术。”

      Bouchaud认为,MEMS交换器等组件出现在行动电话应用将成为新技术发展的重要里程碑。虽然一些业界分析师认为这一个关键时刻即将在今年发生,但是,Bouchaud则预测这个时间点最早也要等到2008年以后。

      德国Electronica 2006 慕尼黑电子展中已可见到许多有关MEMS的声明发表。MEMS供货商Discera公司即其一例,该公司宣布了与频率控制和频率解决方案供货商Vectron International公司的合作开发计划,以取得产业界的信任。

       根据非独占性交易原则,这两家公司将共同在Vectron公司的产品中部署Discera技术。“我们对于MEMS所能带来的整合优势相当感兴趣。”Vectron公司市场管理总监Paul Gilbride说道,“我们准备使该技术持续发扬光大。”

      虽然Gilbride和Discera公司的营销副总裁Venkat Bahl都未透露此次交易所涉及的合作或产品细节,但他们均一致认为MEMS取代石英频率振荡器的时机已经成熟。在某些特定的配置下,CMOS MEMS谐振器比石英晶体更具有成本优势。而且采用业经验证的CMOS制程更引发用户的兴趣。

      对于成立5年的Discera公司来说,此次的声明可说是对其研发成果所作的必要公开性认同。至今为止,Discera公司仅完成了样品,并且一直在克服良率的问题,以便吸引MEMS供货商。Bahl表示,Discera公司产品良率曾高达90%,后来却几乎跌至0,接着再回弹到50%,最后已完全恢复到90%,而这也是目前的良率水平。

MEMS技术导入未来主流消费电子应用

图1:先进的制造技术开启了对于MEMS谐振器组件的需求。

       MEMS技术热潮反映出在手持设备中嵌入传感器的大量应用时代来临。在行动电话、可携式计算机、数字照相机或轮胎等应用中,传感器必须尽量置放在靠近目标的位置,以便于进行检测、测量和监视。而传感器所探测到的信息再经过处理后,便会发送至智能网络中的CPU(或汽车中的电子控制单元)。

       “传感器可以检测到我们无法辨视的东西,然后经过处理产生所需的数据,并调节成转换用的讯

号。”ADI公司微机电产品部门产品经理Mack Lund表示,“MEMS技术能让我们对于微型结构检测其细微的移动或电容器变化等。”

      MEMS还有助于使传感器或传感器处理组件变得更小、更便宜且更可靠的,因而也使其更易于被整合于各种不同的系统和对象中,Lund指出。

MEMS技术导入未来主流消费电子应用

图2:微型组件采用MEMS组件取代石英晶体,将可使其具有更高价值。然而,现在是MEMS发展的大好时机吗?

      德州仪器(TI)公司的首席研究员Gene Frantz预言,传统的模拟数字转换器转移到‘模拟到信息’(A-to-I)转换的新时代已经来临。而其关键便是A-to-I可将数据转换成‘适用的信息’,Frantz指出。

      当上述信息能以无线的方式与系统通讯时,传感器组件以及传感器处理器只需传送相关的信息。“这样便能节省功耗,并改善系统

性能。”ADI公司的Lund表示。

      TI的Frantz将最终产品描述为“整合了传感器、转换图片为信息的DSP、传送信息的RF与电源的小型模块。”例如,用户可以在家中摆放20个这样的项目,以建立一套监控系统

      新兴的无线网络标准(如ZigBee)正推动传感器在嵌入式设备中的普遍应用,TI挪威分公司管理总监Geir Forre表示。“行动电话具有蜂巢式网络,而PC有以太网络。但直到最近,99%的设备不是仍未能连接,就是仅能透过有线连接。”Forre指出。

      一旦嵌入了传感器的设备链接到ZigBee等标准化无线网络时,“它便能强化设备的价值,并能够启动各种增加节能、节省成本、舒适性或便利性等特色的新兴应用。”Forre说道。

      尽管产业或汽车应用领域仍是传感器的主要市场,然而MEMS供货商和传感器供货商二者都对于该技术得以进入消费性设备寄予厚望。他们还对各种可能的应用方式作了大胆的预测。

      业界现正致力于开发‘杀手级应用’,ADI公司的客户营销经理Christophe Lemaire表示。一种新的想法是能让用户透过倾斜手机来卷动网页的手机加速传感器。同样地,手机传感器还能检测用户拿起手机并置于耳朵边的动作,因此,该传感器便能自动地关闭手机的显示器(因为耳朵不能用来看),以节省功耗。

       用户也可以在开会时关闭铃声,只需把手机面朝下放在桌上即可。如果把手机翻过来使其面朝上,便可自动启动铃声。

       以行动电话数字镜面来检测并警告皮肤所出现的问题可能是最有趣的应用了。理论上,消费者可以用相机手机拍下他的脸部,并以手机进行影像分析以便搜寻面疱或斑点等皮肤问题。如果手机分析结果是对使用者发出警告的话,使用者便可以即刻采取适切的保养步骤,例如去看皮肤科医生,或者找一个地方躲起来,直到面疱消失并痊愈。

       这样的特色就必须在行动电话中整合影像传感器和DSP。在影像传感器撷取到皮肤影像后,再用DSP进行数据处理,并产生有关任何影像变化的‘适用的信息’,TI的Frantz指出。

       事实上真的有一位软件开发人员正在研究用以检测并预测皮肤初期出现问题的分析算法,Frantz最近在慕尼黑时透露。“昨晚我才跟他共进晚餐。”但是,Frantz没未透露这位开发人员的名字或进展等细节。


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