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物联网给MEMS带来新机遇 一文看懂MEMS产业链

2018-09-25 13:43

  物联网给MEMS带来新机遇 一文看懂MEMS产业链

  微机电体系(Micro-Electro Mechanical System)是指尺度在几毫米乃至更小的传感器设备,其内部结构一般在微米乃至纳米量级,是一个独立的智能体系。简略了解, MEMS 就是将传统传感器的机械部件微型化后,环亚国际ag8806。经过三维堆叠技能,例如三维硅穿孔 TSV 等技能把器材固定在硅晶元(wafer)上,终究依据不同的运用场合选用特别定制的封装方式, 终究切开拼装而成的硅基传感器。 获益于一般传感器无法企及的 IC 硅片加工批量化出产带来的本钱优势, MEMS 一起又具有一般传感器无法具有的微型化和高集成度。

  传统 ECM 驻极体电容麦克风/Apple Watch 楼氏 MEMS 硅麦克风

  MEMS是代替传统传感器的仅有挑选

  比如最典型的半导体开展前史: 从 20 世纪初在英国物理学家弗莱明手下创造的第一个电子管,到 1943 年具有 17468 个电子三极管的 ENIAC 和 1954 年诞生装有 800 个晶体管的核算机 TRADIC, 到 1954 年飞兆半导体创造了平面工艺使得集成电路能够量产, 然后诞生了 1964 年具有里程碑含义的首款运用集成电路的核算机 IBM 360。 模仿量到数字化、 大体积到小型化以及随之而来的高度集成化,是一切近现代化工业开展行进的永久寻求。MEMS也不破例

  正因为 MEMS 具有如此很多跨代代的优势, 现在来看咱们以为其是代替传统传感器的仅有可能挑选,也可能是未来构筑物联网感知层传感器最首要的挑选之一。

  1)微型化: MEMS 器材体积小, 一般单个 MEMS 传感器的尺度以毫米乃至微米为计量单位, 重量轻、耗能低。 一起微型化今后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、呼应时间短等长处。 MEMS 更高的外表体积比(外表积比体积) 能够进步外表传感器的灵敏程度。

  2)硅基加工工艺,可兼容传统 IC 出产工艺:硅的强度、硬度和杨氏模量与铁适当,密度相似铝,热传导率挨近钼和钨,一起能够很大程度上兼容硅基加工工艺。

  3)批量出产: 以单个 5mm*5mm 尺度的 MEMS 传感器为例, 用硅微加工工艺在一片 8 英寸的硅片晶元上可一起切开出大约 1000 个 MEMS 芯片, 批量出产可大大下降单个 MEMS 的出产本钱。

  4)集成化: 一般来说,单颗 MEMS 往往在封装机械传感器的一起, 还会集成ASIC 芯片,操控 MEMS 芯片以及变换模仿量为数字量输出。

  一起不同的封装工艺能够把不同功用、不同灵敏方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或构成微传感器阵列、微执行器阵列,乃至把多种功用的器材集成在一起,构成杂乱的微体系。

  微传感器、微执行器和微电子器材的集成可制作出可靠性、稳定性很高的 MEMS。 跟着 MEMS 的工艺的开展,现在倾向于单个 MEMS 芯片中整合更多的功用, 完成更高的集成度。

  例如惯性传感器 IMU(Inertialmeasurement unit) 中, 从最早的分立惯性传感器,到 ADI 推出的一个封装内里集成了三轴陀螺仪、加速度计、磁力计和一个压力传感器以及 ADSP-BF512Blackfin 处理器的 10 自由度高精度 MEMS 惯性丈量单元。

  5)多学科穿插: MEMS 触及电子、机械、资料、制作、信息与自动操控、物理、化学和生物等多种学科,并集约了当今科学技能开展的许多顶级效果。MEMS 是构筑物联网的根底物理感知层传感器的最首要挑选之一。

  因为物联网特别是无线传感器网络对器材的物理尺度、功耗、本钱等非常灵敏,传感器的微型化对物联网工业的开展至关重要。 MEMS 微机电体系结合兼容传统的半导体工艺, 选用微米技能在芯片上制作微型机械,并将其与对应电路集成为一个全体的技能,它是以半导体制作技能为根底开展起来的, 批量化出产能满意物联网对传感器的巨大需求量和低本钱要求。

  物联网给MEMS带来新机遇

  未来能够预见未来大规模下流运用首要会以新的消费电子例如 AR/VR, 以及物联网例如智能驾驭、 才智物流、 智能家居等。 而传感器做为感知层,是不可或缺的要害根底物理层部分,物联网的快速开展,将会给 MEMS 职业带来巨大的开展盈利。

  物联网的体系架构首要包含三部分:感知层、传输层和运用层。

  感知层的效果首要是获取环境信息和物与物的交互, 首要由传感器、 微处理器和 RF 无线收发器等组成;

  传输层首要用于感知层之间的信息传递,由包含 NB IOT、Zig Bee、Thread、蓝牙等通讯协议组成;

  运用层首要包含云核算、云存储、 大数据和数据发掘以及人机交互等软件运用层面构成。 感知层传感器处于整个物联网的最底层,是数据收集的进口,物联网的心脏, 有着巨大的开展空间。

  物联网的三层架构