MEMS傳感器是在微電子技術基礎上發(fā)展起來的多學科交叉的前沿研究領域。經過四十多年的發(fā)展,已成為世界矚目的重大科技領域之一。除了智能手機,MEMS傳感器將會在 AR/VR、可穿戴等消費電子,智能駕駛、智能工廠、智慧物流、 智能家居、環(huán)境監(jiān)測、智慧醫(yī)療等物聯網領域廣泛應用。
可穿戴設備應用,智能手環(huán)中就用到了MEMS加速度和心率傳感器來實現運動和心率監(jiān)測。以小米手環(huán)為例,ADI的MEMS加速度和心率傳感器用于監(jiān)測運動和心率。除了Apple Watch內部的 MEMS 加速度計、陀螺儀、MEMS 麥克風和脈沖傳感器。
智能可穿戴設備是目前最熱門的新興產品,其所使用的傳感元件通常在尺寸、功耗、傳感靈敏度或元件可靠性等方面都面臨更嚴格的要求。 最成功的組件案例是慣性傳感器和 MEMS 麥克風。 許多知名廠商,包括谷歌、蘋果、微軟、摩托羅拉等,都將這兩個組件集成到自己的可穿戴設備產品中,成為自己的產品。
智慧醫(yī)療,MEMS傳感器 應用于無創(chuàng)胎心檢測,檢測胎兒心率是一項技術性很強的工作,由于胎兒心率很快,在每分鐘l20~160次之間,用傳統的聽診器甚至只有放大作用的超聲多普勒儀,用人工計數很難測量準確。而具有數字顯示功能的超聲多普勒胎心監(jiān)護儀,價格昂貴,僅為少數大醫(yī)院使用,在中、小型醫(yī)院及廣大的農村地區(qū)無法普及。此外,超聲振動波作用于胎兒,會對胎兒產生很大的不利作用。盡管檢測劑量很低,也屬于有損探測范疇,不適于經常性、重復性的檢查及家庭使用。
自動駕駛應用,自動駕駛技術的興起,進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。雖然GPS接收器可以計算自身位置和速度,但在GPS信號較差的地方信號受到干擾的時候,汽車的導航會受到影響,這對自動駕駛來說是致命的缺陷。
利用MEMS陀螺儀和加速度計獲取速度和位置(角速度和角位置),車輛任何細微的動作和傾斜姿態(tài),都被轉化為數字信號,通過總線,傳遞給行車電腦。即便在最快的車速狀態(tài)下,MEMS的精度和反應速度也能夠適應。得益于硅體微加工、晶片鍵合等技術的發(fā)展,精度已經上升到0.01。
工業(yè)應用,MEMS讓傳感器小型化、智能化,MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環(huán)境條件的檢測,MEMS加速度計可以用來監(jiān)測工業(yè)設備的振動和旋轉速度。高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業(yè)機器人的導航和轉動提供精確的位置信息。
虛擬現實應用,VR設備需要精確測量頭部旋轉的速度、角度和距離。使用MEMS加速度計、陀螺儀和磁力計進行測量是重要的解決方案之一,幾乎已經成為VR設備的標準配置。 Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR 都使用 MEMS 加速度計和陀螺儀,未來的 VR 設備也可能使用MEMS眼球追蹤技術。
車聯網應用,車聯網是物聯網發(fā)展的主要領域,智能汽車是車聯網的核心,發(fā)展迅猛。 智能汽車時代,主動安全技術成為一個新興的關注領域,需要對現有的主動安全系統進行改進,例如側翻和穩(wěn)定控制(ESC),這需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感知 測量身體姿勢。
語音將成為人與智能汽車的重要交互方式,MEMS麥克風將迎來新的發(fā)展機遇。 MEMS傳感器在汽車領域也有很多應用,包括安全氣囊(正面碰撞安全氣囊的高g加速度傳感器和側面安全氣囊的壓力傳感器)、汽車發(fā)動機(用于檢測進氣量的進氣歧管)絕對壓力傳感器和流量傳感器)等。
航天設備應用,MEMS傳感器應用于航空航天領域,需要適應不同的空間環(huán)境,包括:真空、電磁輻射、高能粒子輻射、等離子體、微流星體、行星大氣、磁場和引力場等,以及 航天器某些系統工作時不時或在空間環(huán)境作用下產生的誘發(fā)環(huán)境,如軌道控制推進器點火、太陽能電池翼展開所引起的振動和沖擊環(huán)境;航天器上的磁性材料和電流回路在空間磁場中運動產生的感應磁場; 由有機材料沉積引起的分子污染逃逸到航天器的其他部分等。