MEMS最新发展及应用领域 - MEMS集成化及智能化是趋势 爆发点为定时振荡器

　　MEMS传感器在环境和工业应用中带来的创新和突破来自于在降低成本基础上的广泛使用。对于环境应用而言，可以想象一下如果传感器已经存在于全世界亿万智能手机中，那么它们可用来采集和报告环境信息。当使用MEMS器件的传感器每节点成本继续下降，势必MEMS器件的工业应用会增加。一个MEMS麦克风加上一个MPU（微处理单元）和一个无线电通信线路，可以用于监控大型电机或旋转电机的噪音级别并对噪音进行频谱分析，当感测到的声音和频谱特征出错或探测到其他问题，就会发出信号传送到中央监控站要求检修。

　　由于价格相对较高，以及在汽车、工业及医疗等领域的应用范围不断扩大，压力传感器有望成为销售额最高的MEMS器件。由于补偿水平、裸片校准与封装类型的不同，MEMS压力传感器的平均价格目前相差很大，面向高价值工业与医疗应用的从几美元到几十美元不等，而面向飞机液压系统或飞行数据测量等专业应用的则高达几百美元，包括在恶劣的介质、温度和压力条件下的工业应用组合。MEMS压力传感器在汽车中的一个新应用是传动系统压力感测。在工业领域，MEMS压力传感器的主要应用包括采暖通风及空调（HVAC）、水平面测量、各种工业过程与控制应用。

　　MEMS最新发展集中在定时振荡器

　　此外，污染和花粉探测正在成为环境传感器的一个热点话题，尤其是考虑到烟雾/过敏原在大城市呈现出高水平。在工业应用领域，机器人将继续推动对越来越精密传感器的需求。

　　飞思卡尔公司的孙淙也表示，MEMS器件正越来越多地应用到环境和工业中，例如MEMS化学气体和压力传感器，这将促进检测和传感设备的小型化和便携化，更方便于环境监测和工业检测。同时，预计采用MEMS传感器的无线物联网节点也将越来越多地应用于环境和工业领域。针对工业应用领域，飞思卡尔推出的MMA8491是一款低功耗的12位三轴加速度传感器，逐秒采样时运行耗电低于400nA，关断电流小于10nA。MMA8491非常适合于用于无线物联网节点，提供诸如设备追踪，震动以及倾斜检测。MMA8491提供适用于高可靠性要求的工业领域的封装外形。

　　ADI公司的ADXL377是业界首款商用高量程三轴加速度计。ADXL377可测量±200g满量程范围内且无信号饱和情况下由冲击和振动引起的高冲击事件的加速度。该测量范围与可连续捕捉冲击数据的模拟输出相结合，使ADXL377成为接触类运动的理想传感器，可通过检测冲击力来了解创伤性脑损伤（TBI）指标。

　　IDT公司MEMS部门总经理Harmeet Bhugra的观点是，MEMS技术的最新发展集中在振荡器（定时参考）领域。“到目前为止，MEMS仅在诸如手机传感器这样的消费产品中获得采用，下一阶段的快速发展将围绕定时振荡器展开。MEMS振荡器受到如高性能路由器、交换机和存储集群这样数据中心企业应用的巨大推动，性能已得到足够提升。”IDT公司针对云计算和企业应用推出了计时振荡器，其4H性能MEMS振荡器具有100飞秒（fs）典型相位抖动性能和集成的频率裕量设定能力（图3）。IDT高性能振荡器的超低相位抖动和可修改的输出频率显著降低万兆以太网（10GbE）交换器、路由器和其他相关网络设备的误码率（BER）。

　　MEMS时钟器件进入手机市场

　　除了惯性传感器，传统的石英晶振也正在被硅MEMS器件取代，硅时钟器件凭借标准的半导体工艺和可高量产的塑壳封装技术，使得时钟晶振器件的交货周期和供货发生革命性变化，尺寸也更小。“目前出现显著增长的一个应用领域是用MEMS时钟芯片替代传统石英时钟，这能够为用户带来更高的性能、灵活性、可靠性，更小的元件尺寸和更低的功耗。”SiTime公司市场营销执行副总裁Piyush Sevalia谈到。他认为，在今后两年内，MEMS时钟在各种应用中的普及将会推动MEMS产业的增长。面向MEMS时钟的新应用包括智能手机、平板电脑、数码相机、运动健身器材（如手表），医疗健康设备（血压计、血糖检测仪等）、电子配件（如MP3、耳机）以及计算机外围设备（无线鼠标、触控板等）。

　　SiTime的MEMS时钟器件包括振荡器，谐振器和时钟发生器已在各类消费和移动电子产品中被广泛采纳。此外，SiTime元件具有可编程的功能，为用户提供了极强的灵活性和新功能，如频率精度达到小数点6位。SiTime的硅MEMS时种器件由低功耗MEMS与可编程的模拟电路集成，采用完全的硅制程工艺。继推出针对系统设备、工业控制和消费电子的高端硅MEMS后，SiTime公司最新的SiT15xx系列32kHz MEMS振荡器（图4）以多种方式克服了基于石英器件的限制，占位面积减小了85%，功耗降低了50%，可靠性提高了15倍，所有这些都有助于实现体积更小、功耗更低和更耐用的移动电子产品。此外，各种医疗健身器件和目前非常热门的各种智能配带式产品如智能手表、智能眼镜等等也非常适合使用硅MEMS时钟振荡器。