整合動作感測微機電模塊 開啟人機界面應(yīng)用新紀元

MEMS不是一個新名詞，導(dǎo)入應(yīng)用已經(jīng)有2~3年的時間，主要是利用半導(dǎo)體技術(shù)把機械做得很小。MEMS產(chǎn)業(yè)自2000年起的發(fā)展歷程可以說重覆了過去半導(dǎo)體的發(fā)展史，包括晶體管、整流器、邏輯IC等等。

　　意法半導(dǎo)體技術(shù)營銷經(jīng)理郁正德引用iSuppli 2009年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表示，2008~2013年，MEMS年復(fù)合成長率為18.4%，然而出貨件數(shù)的成長率則估計有40~50%以上，成長率爆發(fā)，主要是因為價格下滑嚴重；尤其是Wii和iPhone大賣，引發(fā)了MEMS的使用潮，因而供應(yīng)商增加，價格明顯下跌，因而帶動出貨量的增加。

　　MEMS納含了所有可能的運動，意法提供的MEMS包括：加速度改變的加速器(Accelerometers)、角速度改變的陀螺儀(Gyroscopes)、壓力改變的壓力傳感器(Pressure Sensors)，和新產(chǎn)品線麥克風(Microphones)。

　　首先在MEMS加速器方面，加速度是運動發(fā)生時間內(nèi)的速度變化。測量的是加速度(a：公尺／秒平方)，因為F=ma，所以也是測量力。MEMS陀螺儀測量角速度(Ω：度／秒)，繞著X、Y、Z軸，分作Pitch (力度)、Roll (旋轉(zhuǎn))和Yaw (偏離)3種方向。意法微機電的陀螺儀產(chǎn)品線納含30dps至6,000dps，是市場上最廣的。常應(yīng)用于單眼數(shù)碼相機防手震、車用衛(wèi)星導(dǎo)航、繪畫裝置和和游戲裝置。

　　MEMS壓力傳感器測量壓力或海拔(bar/psi)，測量可達相當高的精確度，元件可以做得很小但量測敏銳，可以算到千分之一的g (重力加速度)。MEMS麥克風利用表面聲波傳導(dǎo)到薄膜振動，計算電容的改變測量音訊(Db)。

　　現(xiàn)在的趨勢為，將許多傳感器整合在一個模塊內(nèi)，例如ST LSM320HAY30為5軸模塊，包括3軸加速器加上2軸陀螺儀，發(fā)表于2009年12月18日。LSM303DLH為6軸模塊，3軸加速器加上3軸磁感應(yīng)器，發(fā)表于2010年元月5日。

　　iPhone 3GS內(nèi)建的電子羅盤即采用多項MEMS傳感器，未來4G可望更增加新的功能。整合性的MEMS模塊可以提供不同組合，不需要為每一項功能增加各種傳感器，再使用微處理器來運算；整合型MEMS可以做到軸愈多，尺寸反而可以愈小。

　　MEMS動作傳感器應(yīng)用很廣，甚至核子反應(yīng)槽也是應(yīng)用項目，可以內(nèi)建MEMS加速器，以測知有無不正常震動發(fā)生。年代久遠的橋梁也可以加上RF傳感器，在其崩塌之前可以測知，可以先行封鎖，避免人車傷亡。

　　另外像動作感知游戲利用很多。使用者在用手機看照片時，最常利用到人像放大、縮小、旋轉(zhuǎn)的功能，即可藉由MEMS加速器來達成。單眼數(shù)碼相機可以依景自動轉(zhuǎn)向，也是該應(yīng)用之一。另外，若是使用者將手機傾斜，就不需要旋轉(zhuǎn)，也是另一應(yīng)用。

　　NB的硬碟若內(nèi)建MEMS加速器，便可以在掉落之前偵測到不正常運動的發(fā)生，可以設(shè)定安全防護裝置，避免硬碟損毀。今年相當紅的3D鼠標也利用2軸MEMS陀螺儀感測。單眼數(shù)碼相機光學／電子防手震是另一應(yīng)用，尤其500萬以上畫素更需導(dǎo)入。

　　LBS (Location Based Service；適地性廣播服務(wù))提供使用者所在位置的相關(guān)信息內(nèi)容，也利用MEMS傳感器，尤其當GPS訊號收不到的地方，陀螺儀可以追蹤出使用者的行動、加速器可以強化使用者界面。

　　健康管理系統(tǒng)也可以廣泛應(yīng)用，使用者打高爾夫球、網(wǎng)球時，若內(nèi)建MEMS傳感器，可以偵測到運動的力量和速度，亦可以計步，而且還可以量測血壓。另外還可以使用于天氣變化預(yù)測，或用于海拔計，使用者若要登山即可加以利用。

　　車用可以裝置在安全帶上，若發(fā)生事故，能將意外訊息自動傳送到119勤務(wù)中心。蘋果的星際漫步(Star Walk)藉由MEMS傳感器配合3G信息觀星。新的應(yīng)用還包括測量人的睡眠周期，可借以設(shè)定選擇在淺層睡眠時喚醒。