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MEMS傳感器產業(yè)鏈逐步壯大 未來應用領域拓展

2021-04-13 08:49:41儀表網閱讀量:565 我要評論


  【化工機械設備網 熱點關注】MEMS系統(tǒng)即微機電系統(tǒng),是指可批量制作的,集微型傳感器、執(zhí)行器、機械結構、電源能源、信號處理、控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微米或納米級器件或系統(tǒng)。
 
  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,其采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比,它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現智能化的特點。
 
  同時,在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現的功能。2016年以來,國內傳感器技術及產業(yè)快速發(fā)展,同時受國內物聯(lián)網、5G、人工智能等技術的推動,傳感器向著MEMS化、智能化、網絡化、系統(tǒng)化的方向持續(xù)發(fā)展。
 
  MEMS產業(yè)鏈主要涉及設計研發(fā)、生產制造、封裝測試、系統(tǒng)應用四大環(huán)節(jié)。MEMS產業(yè)鏈的上游包括MEMS器件設計、材料和生產設備的研發(fā)和供應,中游包括MEMS器件的制造加工和封裝測試、下游使用MEMS產品集成終端電子產品。據統(tǒng)計,MEMS&傳感器代工產能將從2019年的390萬片/月增加至2023年的470萬片/月。
 
  中國MEMS傳感器行業(yè)發(fā)展趨勢
 
  1.微型化。設備小型化、低能耗化未來,不斷縮小產品尺寸、降低產品成本是MEMS傳感器行業(yè)的重要發(fā)展趨勢之一。
 
  MEMS傳感器產品的下游應用,對產品輕薄化有著較高的要求。MEMS生產廠商一方面改進封裝結構計,在保證產品性能的基礎上縮小器件尺寸,另一方面也同步縮小芯片的尺寸,在單片晶圓尺寸固定的情況下,芯片尺寸的減小增加了芯片的產量,也有效降低了平均成本。未來,隨著MEMS尺寸的縮小,MEMS(微機電系統(tǒng))將逐步向NEMS(納機電系統(tǒng))轉變,并獲得尺寸和成本的持續(xù)降低。
 
  2.集成化。多傳感器融合與協(xié)同單個設備中搭載的傳感器數量逐漸增加,同時為了提升了信號識別與收集的效果和器件的集成化程度,傳感器之間開始實現融合與協(xié)同(比如加速度計、陀螺儀、磁力計、IMU組合形成慣性傳感器組)。
 
  應用場景多元化
 
  隨著人工智能和物聯(lián)網技術的發(fā)展,MEMS傳感器的應用場景將更加多元。MEMS傳感器是人工智能重要的底層硬件之一,傳感器收集的數據越豐富和精準,人工智能的功能才會越完善。
 
  1.應用于醫(yī)療
 
  MEMS傳感器應用于*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(tǒng)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。
 
  基于MEMS加速度傳感器設計的胎兒心率檢測儀在適當改進后能夠以此為終端,做一個遠程胎心監(jiān)護系統(tǒng)。醫(yī)院端的*信號采集分析監(jiān)護主機給出自動分析結果,醫(yī)生對該結果進行診斷,如果有問題及時通知孕婦到醫(yī)院來。該技術有利于孕婦隨時檢查胎兒的狀況,有利于胎兒和孕婦的健康。
 
  2.應用在汽車電子
 
  MEMS壓力傳感器主要應用在測量氣囊壓力、燃油壓力、發(fā)動機機油壓力、進氣管道壓力及輪胎壓力。這種傳感器用單晶硅作材料,以采用MEMS技術在材料中間制作成力敏膜片,然后在膜片上擴散雜質形成四只應變電阻。車用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動變壓器式、聲表面波式等幾種常見的形式。而MEMS加速度計的原理是基于牛頓的經典力學定律,通常由懸掛系統(tǒng)和檢測質量組成,通過微硅質量塊的偏移實現對加速度的檢測,主要用于汽車安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車導航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等,除了有電容式、壓阻式以外,MEMS加速度計還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。
 
  3.應用于運動追蹤系統(tǒng)
 
  在運動員的日常訓練中,MEMS傳感器可以用來進行3D人體運動測量,對每一個動作進行記錄,教練們對結果分析,反復比較,以便提高運動員的成績。隨著MEMS技術的進一步發(fā)展,MEMS傳感器的價格也會隨著降低,這在大眾健身房中也可以廣泛應用。
 
  在滑雪方面,3D運動追蹤中的壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀以及GPS可以讓使用者獲得極精確的觀察能力,除了可提供滑雪板的移動數據外,還可以記錄使用者的位置和距離。在沖浪方面也是如此,安裝在沖浪板上的3D運動追蹤,可以記錄海浪高度、速度、沖浪時間、漿板距離、水溫以及消耗的熱量等信息。
 
  未來,智能家居、工業(yè)互聯(lián)網、車聯(lián)網、智能城市等新產業(yè)領域都將為MEMS傳感器行業(yè)帶來廣闊的市場空間。
 
  資料來源:樂晴智庫、百科
 
  原標題:MEMS傳感器產業(yè)鏈逐步壯大 未來應用領域拓展
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