MEMS器件,尤其是MEMS傳感器已成為智能手機中的標(biāo)準配置。蘋果iPhone和Research in Motion (RIM)的Blackberry Storm等暢銷機型,以及三星的Omnia、HTC的Diamond和諾基亞的N95及N96,都采用了慣性傳感器。
同時,智能手機應(yīng)用軟件日益龐大的生態(tài)系統(tǒng)很大程度上要歸功于MEMS傳感器。事實上,由于智能手機永遠在線的互聯(lián)網(wǎng)訪問和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展,智能手機正在快速變成地球上最大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
智能手機中采用MEMS技術(shù)加工的傳感器、執(zhí)行器和光學(xué)器件主要如下,如圖1所示。
圖1 智能手機中的MEMS器件?
加速度計、陀螺儀、電子羅盤:慣性測量單元(IMU)實現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航。
加速度計還可以實現(xiàn)自由落體檢測、傾斜控制、計步器、手勢檢測、單擊/雙擊檢測、畫面翻轉(zhuǎn)等功能。
陀螺儀還可以實現(xiàn)圖像防抖、增強現(xiàn)實等功能。
壓力傳感器:提供多層建筑及商場的精確高度數(shù)據(jù),推進LBS服務(wù)。
硅微麥克風(fēng):相比傳統(tǒng)的電容式麥克風(fēng),硅微麥克風(fēng)可以采用表貼工藝進行制造,能夠承受很高的回流焊溫度,容易與CMOS工藝及其它音頻電路相集成,并具有改進的噪聲消除性能與良好的RF及EMI抑制性能。
MEMS微鏡:微投影儀。
CMOS圖像傳感器、自動對焦執(zhí)行器:照相機/攝像機。
環(huán)境光感測器:應(yīng)用優(yōu)勢是幫助手機節(jié)省顯示屏功耗,增加電池的工作時間。最新的光感測器包括了更多功能,如光譜響應(yīng)與動態(tài)范圍、集成接近探測,以及數(shù)字通信等。
接近傳感器、微型顯示器:具有觸摸靈敏度的顯示屏。
MEMS振蕩器、RF開關(guān):蜂窩無線模塊。
從圖2中可以看出MEMS傳感器市場發(fā)展情況:壓力傳感器、加速度計和陀螺儀已經(jīng)進入了成熟期,麥克風(fēng)和電子羅盤還處于發(fā)展期,其他傳感器還處于孕育期。
圖2 MEMS器件市場發(fā)展階段?
在加速度計、陀螺儀一波又一波手機市場攻勢下,電子羅盤開始發(fā)力。電子羅盤不需要接受衛(wèi)星信號,是對GPS指示方向功能的補充。圖3顯示了電子羅盤在手機市場上的發(fā)展情況。
2004-2007年,日本電子市場上出現(xiàn)了集成電子羅盤的手機,在日本首次提供導(dǎo)航服務(wù)。
2009年,諾基亞N97和蘋果iPhone 3GS集成了電子羅盤。
2010-2011年,市場期待的LBS服務(wù)推動電子羅盤進入主流市場。2010年,智能手機的主要品牌都引入了電子羅盤(磁傳感器)。
圖3 電子羅盤在手機市場上的發(fā)展情況?
手機市場變化非???,現(xiàn)在看來2010年是MEMS傳感器運用于手機中的轉(zhuǎn)折點:MEMS傳感器手機市場正經(jīng)歷著兩位數(shù)的增長,預(yù)計到2015年銷售額達到79.1億美元。
有幾個原因可以解釋為什么MEMS傳感器市場正在快速增長:
1、智能手機的市場份額正在快速上升:2015年44%的手機都將是智能手機。智能手機的優(yōu)勢是采用了領(lǐng)先的MEMS傳感器技術(shù)為客戶提供了新功能/服務(wù),并提高了手機性能。
2、集成的GPS功能不僅僅局限于高端手機。2010年,近三分之一的手機中集成了GPS功能。這是另一個集成運動傳感器的驅(qū)動因素:當(dāng)GPS組合了電子羅盤、加速度計和陀螺儀之時,新的服務(wù)(如LBS服務(wù))將會誕生。預(yù)計2015年,運動傳感器手機市場將達到11.9億美元。2009-2015年,復(fù)合年增長率為25.3%,如圖4所示。
圖4 2009-2015年MEMS傳感器手機市場?
圖5是手機中實現(xiàn)的5組不同運動傳感功能,從圖中看出,隨著運動復(fù)雜性的增加,其附加值也提高。
圖5 手機中實現(xiàn)的5組不同運動傳感功能?
3、當(dāng)前,隨著越來越多的多波段多模式的手機出現(xiàn),其RF部分變化非常快。最新引入的標(biāo)準(特別是LTE網(wǎng)絡(luò))直接影響RF元件,并且將會使用更多的傳感器為在線服務(wù)打開新的大門。
總結(jié)當(dāng)前市場:MEMS技術(shù)看消費電子,消費電子看智能手機,智能手機看蘋果手機,蘋果手機看喬布斯,喬布斯看上帝(癌癥病情)。
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