整合MCU更省電智慧九軸MEMS明年登場(chǎng)  

事實(shí)上，多軸MEMS與MCU結(jié)合的設(shè)計(jì)概念過往就曾被業(yè)界提出，但卻存在著許多技術(shù)挑戰(zhàn)。主要由于MEMS與MCU所使用的半導(dǎo)體制程不同，且過去元件微縮的技術(shù)不如現(xiàn)今成熟，往往會(huì)使得整合后的元件尺寸過大，導(dǎo)致多軸MEMS中的磁力計(jì)加劇系統(tǒng)電磁干擾(EMI)，影響行動(dòng)裝置使用者體驗(yàn)。  

郁正德進(jìn)一步指出，若想要將加速度計(jì)、陀螺儀與磁力計(jì)等動(dòng)作感測(cè)器與MCU進(jìn)行緊密整合，并有效避免磁力計(jì)的電磁干擾對(duì)系統(tǒng)造成影響，其尺寸大小必須要小于4毫米×4毫米，唯有將元件尺寸微縮至此，才不會(huì)影響印刷電路板(PCB)上其他元件的運(yùn)作。  

為滿足市場(chǎng)對(duì)行動(dòng)裝置零組件簡化的需求，意法半導(dǎo)體將于2013年推出整合安謀國際(ARM)Cortex-M0 MCU核心的九軸MEMS動(dòng)作感測(cè)器，其尺寸僅4毫米×4毫米，不僅可減少印刷電路板的占用空間，且透過MCU亦可智慧化控制動(dòng)作感測(cè)器的開關(guān)功能，使其不會(huì)一直處于運(yùn)作狀態(tài)而耗電，并將各種感測(cè)器所搜集到的訊號(hào)集中處理，分擔(dān)應(yīng)用處理器的負(fù)擔(dān)。  

然而，整合MCU的智慧型九軸感測(cè)器其成本勢(shì)必也較過往更高，是否能受到OEM青睞亦成為業(yè)界關(guān)注的問題。郁正德分析，由于目前MCU與MEMS的產(chǎn)能都逐年快速成長中，市場(chǎng)競(jìng)爭相當(dāng)激烈，導(dǎo)致價(jià)格亦一路下滑，因此未來高整合度MEMS在價(jià)格上的競(jìng)爭力并不會(huì)輸傳統(tǒng)單顆的設(shè)計(jì)，預(yù)期將非常具有市場(chǎng)潛力。  

融合九軸演算技術(shù)應(yīng)美盛攻行動(dòng)裝置市場(chǎng) 

另一方面，專注于消費(fèi)性電子領(lǐng)域的應(yīng)美盛(InvenSense)也發(fā)表該公司九軸MEMS解決方案--MPU-9150，以擴(kuò)大其市場(chǎng)占有率。此一九軸MEMS成功整合加速度計(jì)、陀螺儀與磁力計(jì)的演算技術(shù)，可為行動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)高精確度、低耗電量的使用者體驗(yàn)。  

據(jù)了解，MPU-9150九軸MEMS系由InvenSense自身六軸感測(cè)器--MPU6050與AKM的AK8975磁力計(jì)所整合而成，尺寸為4毫米×4毫米×1毫米，采用LGA封裝。該公司同時(shí)也將AKM磁力計(jì)校準(zhǔn)演算法融入其動(dòng)作感測(cè)應(yīng)用軟體平臺(tái)(MotionApps Software Platform)中，借此提供九軸動(dòng)作感測(cè)功能。  [!--empirenews.page--]

另一方面，由于MPU-9150可將加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)的原始輸出值，融合成單一的感測(cè)數(shù)據(jù)流(Sensor Fusion Data Stream)，因此，軟體開發(fā)業(yè)者可輕易將動(dòng)作感測(cè)介面功能運(yùn)用到開發(fā)程式中，開發(fā)各式各樣的應(yīng)用程式。  

除意法半導(dǎo)體與InvenSense外，Bosch Sensortec也已開始加快腳步，新增其磁力計(jì)產(chǎn)品線，為日后九軸MEMS元件發(fā)展做好準(zhǔn)備。

搶進(jìn)九軸MEMS Bosch Sensortec邁大步  

繼今年6月推出六軸動(dòng)作感測(cè)器后，Bosch Sensortec再推出三軸磁力計(jì)--BMM150，借此構(gòu)筑該公司九軸感測(cè)器產(chǎn)品線。  

Bosch Sensortec全球行銷總監(jiān)Leopold Beer表示，BMM150面市后，該公司將成為唯一可自制加速度計(jì)、陀螺儀、壓力計(jì)與磁力計(jì)的MEMS供應(yīng)商，并可提供行動(dòng)裝置OEM更完整的產(chǎn)品線；透過同一系列產(chǎn)品的軟、硬體溝通與整合，OEM將可輕松在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)九軸空間自由度(9DoF)動(dòng)作感測(cè)器的所有功能。  

由于行動(dòng)裝置輕薄短小的設(shè)計(jì)風(fēng)潮大行其道，因此OEM對(duì)MEMS感測(cè)器的尺寸與效能要求也日益嚴(yán)苛；尤其是關(guān)乎行動(dòng)導(dǎo)航應(yīng)用的磁力計(jì)若無法進(jìn)一步將尺寸微縮，將會(huì)使系統(tǒng)飽受EMI之苦，因此各家MEMS供應(yīng)商皆戮力開發(fā)更小尺寸的磁力計(jì)。  

Beer進(jìn)一步指出，BMM150采用晶圓級(jí)封裝(Wafer Level Chip Scale Package, WLCSP)技術(shù)，因此可實(shí)現(xiàn)邊長僅1.56毫米、高0.6毫米的精巧尺寸，將有助搶攻行動(dòng)裝置市場(chǎng)商機(jī)。  

磁力計(jì)邊長的微縮不僅可減少印刷電路板占用空間，且能降低磁力計(jì)對(duì)電路板上其他周邊元件的電磁干擾，使系統(tǒng)不穩(wěn)的機(jī)率大幅下降；而減低高度則可使行動(dòng)裝置更加輕薄，且更易于在狹窄的機(jī)體空間內(nèi)導(dǎo)入系統(tǒng)設(shè)計(jì)。  

然而，尺寸微縮卻也容易帶來效能不彰、散熱不易等缺點(diǎn)。特別是磁力計(jì)本身在進(jìn)行南北極方向定位時(shí)，需要相當(dāng)龐大的資料運(yùn)算，并且常常要與加速度計(jì)、陀螺儀等感測(cè)器搭配應(yīng)用，都會(huì)使電源功耗快速攀升，因此，磁力計(jì)如何兼顧小尺寸與效能已是產(chǎn)業(yè)界關(guān)注重點(diǎn)之一。

為因應(yīng)此一技術(shù)挑戰(zhàn)，BMM150特別導(dǎo)入Bosch Sensortec獨(dú)特的FlipCore磁場(chǎng)量測(cè)技術(shù)，可為磁力計(jì)節(jié)省三分之一的功耗，且在10Hz的數(shù)據(jù)傳輸速率下，最低功耗消耗僅170微安培(μA)，量測(cè)范圍更可達(dá)±1300微特斯拉(μT)。  

正當(dāng)各家MEMS元件商積極開發(fā)九軸解決方案之際，被業(yè)界稱為第十軸的壓力計(jì)也受惠室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用興起，逐漸在市場(chǎng)上嶄露頭角。  

室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用添動(dòng)能MEMS壓力計(jì)身價(jià)翻紅  

在室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用逐漸受到市場(chǎng)重視后，負(fù)責(zé)感測(cè)大氣壓力變化并提供使用者高度定位資訊的壓力計(jì)，亦將于明年大量導(dǎo)入智慧型手機(jī)中，成為繼加速度計(jì)、陀螺儀與磁力計(jì)后，另一備受看好的MEMS元件。  

郁正德表示，隨著室內(nèi)地圖資訊日趨完整、無線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)熱點(diǎn)越來越多與多軸MEMS成為行動(dòng)裝置標(biāo)配等條件成熟，室內(nèi)導(dǎo)航的應(yīng)用生態(tài)已逐漸確立，將帶動(dòng)壓力計(jì)需求明顯增加。  

郁正德進(jìn)一步指出，透過加速度計(jì)、陀螺儀與磁力計(jì)等感測(cè)器進(jìn)行室內(nèi)慣性導(dǎo)航，已是目前行動(dòng)裝置中相當(dāng)普遍的應(yīng)用，但此一慣性導(dǎo)航卻僅限于室內(nèi)平面導(dǎo)航，而無法給予更為精準(zhǔn)的高度資訊，因此須倚重可感測(cè)大氣壓力變化的壓力計(jì)，進(jìn)而強(qiáng)化室內(nèi)導(dǎo)航的精準(zhǔn)度。

事實(shí)上，過去幾年受限于應(yīng)用市場(chǎng)遲遲無法進(jìn)一步擴(kuò)大，壓力計(jì)出貨量始終不大。郁正德不諱言，2011年時(shí)意法半導(dǎo)體出貨量僅一百萬顆，對(duì)公司營收的貢獻(xiàn)不多，但現(xiàn)今室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用的生態(tài)系統(tǒng)已趨完整，預(yù)計(jì)2012年壓力計(jì)出貨量可望成長為近二千萬顆，而主要導(dǎo)入的終端裝置則以智慧型手機(jī)為大宗。  

據(jù)了解，目前意法半導(dǎo)體的壓力計(jì)已全面導(dǎo)入三星(Samsung)旗艦機(jī)Galaxy S3智慧型手機(jī)中。未來在室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用日趨完整后，中高階智慧型手機(jī)將納為標(biāo)配將指日可待。  

郁正德強(qiáng)調(diào)，要獲得客戶更多的青睞，壓力計(jì)除須對(duì)高度變化的感測(cè)更為敏感、反應(yīng)速度必須更快外，價(jià)格方面也須持續(xù)壓低至1美元左右，且還要產(chǎn)能供應(yīng)無虞，才有機(jī)會(huì)爭食未來的商機(jī)大餅。  

綜上所述，未來行動(dòng)裝置中的MEMS元件除持續(xù)邁向高整合度設(shè)計(jì)趨勢(shì)外，亦將導(dǎo)入MCU以達(dá)到智慧控制功能；而可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用的壓力計(jì)也將逐漸普及于行動(dòng)裝置中，為消費(fèi)者帶來更佳的使用體驗(yàn)。[!--empirenews.page--]