機遇與挑戰：

• 2009年全球經曆空前經濟危機，MEMS市場並未受到影響
• MEMS陀螺儀和地磁感應計發揮作用，推動創新應用高速增長
• 隨著手機成為傳感器最熱的應用領域，磁感應計越來越被市場看好

市場數據：

• MEMS 2009年出貨量與2008年同期相比大約增長了10%
• 2009-2013期間的總年複合增長率更是會達到12.2%
• 出貨量預計從2008年的800萬件增長到2013年的 5.40億

盡管2009年全球經曆了空前的經濟危機，但是MEMS市場並未受到影響，市場規模幾乎與2008持平
，出貨量與2008年同期相比大約增長了10%。這些數據表明
，MEMS在消費電子市場的滲透率正在不斷提高。iSuppli最新一份市場研究報告顯示
，2010年及以後的MEMS市場前景光明
，預計2010年MEMS市場將重新恢複兩位數的增幅
，而2009-2013期間的總年複合增長率更是會達到12.2%。

事實上，MEMSchuanganqishixiaofeidianzishixianchuangxinyingyongbukehuoquedeguanjianyuanqijian。jinnianlai
，congyouxijidaoshouji，congbijibendiannaodaobaisejiadian，henduoxiaofeidianzichanpindouliyongdig加速計實現了運動控製的用戶界麵和增強型保護係統。現在
，該輪到MEMS陀螺儀和地磁感應計發揮作用，推動新一波令人興奮的創新應用高速增長。

有關能夠測量線性加速度的MEMS加速計的技術文章已經很多，因此，本文基本不涉及加速傳感器，而是將更多筆墨留給陀螺儀、地磁感應計等具有多個自由度檢測功能的元器件。

MEMS陀螺儀
陀螺儀能夠測量沿一個軸或幾個軸運動的角速度，是補充MEMSjiasujigongnengdelixiangjishu。shishishang，ruguozuheshiyongjiasujihetuoluoyizheliangzhongchuanganqi，xitongshejirenyuanjiukeyigenzongbingbuzhuosanweikongjiandewanzhengyundong，weizuizhongyonghutigongxianchanggangengqiangdeyonghushiyongtiyan、精確的導航係統以及其它功能。

ST在MEMS市場的份額正在快速增長。作為全球公認的消費電子和手機市場最大的MEMS傳感器供應商
，ST最近推出了30款以低功耗和小封裝為特色的高性能陀螺儀。

ST陀(tuo)螺(luo)儀(yi)的(de)核(he)心(xin)元(yuan)件(jian)是(shi)一(yi)個(ge)微(wei)加(jia)工(gong)機(ji)械(xie)單(dan)元(yuan)
，在(zai)設(she)計(ji)上(shang)按(an)照(zhao)一(yi)個(ge)音(yin)叉(cha)機(ji)製(zhi)運(yun)轉(zhuan)，利(li)用(yong)科(ke)裏(li)奧(ao)利(li)原(yuan)理(li)把(ba)角(jiao)速(su)率(lv)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)感(gan)應(ying)結(jie)構(gou)的(de)位(wei)移(yi)。我(wo)們(men)以(yi)一(yi)個(ge)單(dan)軸(zhou)Z軸陀螺儀為例，探討最簡單的工作原理(圖1)。兩liang個ge正zheng在zai運yun動dong的de質zhi點dian向xiang相xiang反fan方fang向xiang做zuo連lian續xu運yun動dong，如ru藍lan色se箭jian頭tou所suo示shi。隻zhi要yao從cong外wai部bu施shi加jia一yi個ge角jiao速su率lv，就jiu會hui出chu現xian一yi個ge科ke裏li奧ao利li力li
，力li的de方fang向xiang垂chui直zhi於yu質zhi點dian運yun動dong方fang向xiang。產chan生sheng的de科ke裏li奧ao利li力li使shi感gan應ying質zhi點dian發fa生sheng位wei移yi，位wei移yi大da小xiao與yu所suo施shi加jia的de角jiao速su率lv大da小xiao成cheng正zheng比bi。因yin為wei，傳chuan感gan器qi感gan應ying部bu分fen的de運yun動dong電dian極ji(轉子)位於固定電極(定子)的(de)側(ce)邊(bian)，上(shang)麵(mian)的(de)位(wei)移(yi)將(jiang)會(hui)在(zai)定(ding)子(zi)和(he)轉(zhuan)子(zi)之(zhi)間(jian)引(yin)起(qi)電(dian)容(rong)變(bian)化(hua)，因(yin)此(ci)在(zai)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)輸(shu)入(ru)部(bu)分(fen)施(shi)加(jia)的(de)角(jiao)速(su)率(lv)被(bei)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)一(yi)個(ge)專(zhuan)用(yong)電(dian)路(lu)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)的(de)電(dian)參(can)數(shu)。


ST研製的微機械陀螺儀傳感器沿用了ST成功的製造技術
，這項技術已為ST製造了6億多顆加速傳感器，選擇成功的技術可為客戶提供最先進的質量可靠的產品，而且可直接用於最終應用。因為ST選xuan用yong了le音yin叉cha方fang法fa設she計ji陀tuo螺luo儀yi，其qi差cha分fen特te性xing使shi係xi統tong本ben身shen對dui作zuo用yong在zai傳chuan感gan器qi上shang的de無wu用yong線xian性xing加jia速su度du和he雜za亂luan振zhen動dong的de敏min感gan度du低di於yu市shi場chang上shang現xian有you的de其qi它ta類lei型xing陀tuo螺luo儀yi。當dang這zhe些xie無wu用yong的de信xin號hao被bei施shi加jia到dao陀tuo螺luo儀yi上shang時shi
，兩liang個ge質zhi點dian就jiu會hui沿yan相xiang同tong方fang向xiang位wei移yi

，在zai一yi個ge差cha分fen測ce量liang後hou
，最zui終zhong的de電dian容rong變bian化hua將jiang視shi為wei無wu效xiao。

在係統方麵，陀螺儀的信號調節電路可簡化為電機驅動部分和加速傳感器感應電路兩部分：

- 電機驅動部分通過靜電驅動方法，使機械元件前後振蕩
，產生諧振；

- 感應部分通過測量電容變化來測量科裏奧利力在感應質點上產生的位移
，這是一個穩健
、可靠的技術
，被成功地用於ST的MEMS產品線，能夠提供強度與施加在傳感器上的角速率成正比的模擬或數字信號。

控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)內(nei)部(bu)嵌(qian)入(ru)了(le)先(xian)進(jin)的(de)電(dian)源(yuan)關(guan)斷(duan)功(gong)能(neng)，可(ke)以(yi)在(zai)不(bu)需(xu)要(yao)傳(chuan)感(gan)器(qi)功(gong)能(neng)的(de)時(shi)候(hou)關(guan)閉(bi)整(zheng)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)，或(huo)讓(rang)其(qi)進(jin)入(ru)深(shen)度(du)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)

，從(cong)而(er)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)的(de)總(zong)功(gong)耗(hao);但是
，無論何時接收到用戶指令，傳感器都可以立刻被喚醒，來檢測傳感器上施加的角速率。

與ST的MEMS加速計類似，MEMS陀螺儀也沿用一個係統級封裝(SIP)方法，機械感應元器件與其調節ASIC電路放在同一個封裝內。智能設計方法結合先進的封裝解決方案使得該係列產品的封裝尺寸大幅縮減
，多軸陀螺儀的係統封裝麵積僅為3x5mm2 ，最大厚度僅為1mm(圖)，同時在最終產品的生命周期內確保傳感器的穩定性和高性能。


意法半導體為客戶提供1軸 ~ 3軸、30dps ~ 6000dps的各種陀螺儀傳感器

，讓係統設計工程師能夠解決不同的應用：從圖像穩定器到遊戲，從指向裝置到機器人控製。

特別是，像ST的3軸加速度傳感器一樣
，高性能3軸陀螺儀的問市正在促進手機、遊戲機等設備實現先進的人機界麵。
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不僅有運動傳感器
quanxindediciganyingjizhengzairongruxiaofeidianzichanpin。cileiganyingjinenggouceliangduogezhouxiangdediqiucichangqiangdu
，congershibianxieshebeinenggoushixiangengqiangdeluopanhedaohanggongneng。

類似於運動傳感器
，消費電子產品和手機也是增長最快的磁感應計市場，2009年該市場增幅逾100%。據iSuppli最新的市場研究報告
，這個市場增長非常快，出貨量預計從2008年的800萬件增長到2013年的 5.40億
，年複合增長率(CAGR)達到129%。

在現有的各種不同磁感應計芯片製造技術中，各向異性磁阻(AMR)傳chuan感gan器qi的de發fa展zhan勢shi頭tou銳rui不bu可ke擋dang，因yin為wei其qi能neng夠gou提ti供gong高gao空kong間jian分fen辨bian率lv和he高gao精jing度du，而er且qie功gong耗hao很hen低di，這zhe對dui於yu電dian池chi供gong電dian的de便bian攜xie設she備bei而er言yan至zhi關guan重zhong要yao。磁ci感gan應ying計ji的de工gong作zuo原yuan理li是shi通tong過guo測ce量liang電dian阻zu變bian化hua來lai確que定ding磁ci場chang強qiang度du。

dangzaiyigehenbodetietiaoshangshijiacilixianfangxiangyujingguotietiaodedianliufangxiangchuizhidecichangshi，tietiaoneidedianzujiuhuifashengbianhua。zhezhongchuanganqitongchangcaiyongdanbidianqiaoxingshi，rutusuoshi，dianqiaoyoujingtaizuzhixiangtongdecizugoucheng。zaiceliangguochengzhong

，dianqiaoshangshijiadianyaVb，使電流通過電阻。隻要磁場H存在

，在兩組四個相反放置的電阻器中，第一組兩個電阻的磁化矢量轉向電流，使電阻值變大；而另兩個電阻的磁化矢量背離電流，使電阻值變小。在線性範圍內
，傳感器輸出與所施加的磁場強度成正比。



隨著手機成為傳感器最熱的應用領域，當配合加速計實現傾斜補償羅盤應用時，磁感應計越來越被市場看好。例如，意法半導體的6D模塊LSM303DLH就是一個有6個自由度(6 DOF)的磁感應計。 這款產品在一個超小的LGA封裝內集成一個高性能的3軸加速計與一個高分辨率的3軸磁感應計(圖)。磁感應計單元包括附加的電流帶，可以通過電驅動磁極“置位”或“複位”，並施加一個磁場偏移量來修正環境磁場。


LSM303DLH能夠在建築物和汽車內提供精確的3D方向，而且在難以利用霍爾傳感器感應地球磁場傾角的高緯度地區(如北美和北歐)也能發揮作用。配合支持各種主流手機操作係統的方向
、自動校準和軟/硬鐵補償驅動程序，LMS303DLH六維磁感應計為係統設計人員實現導航功能提供了強大的工具。

特別值得一提是，將加速計、陀螺儀和磁感應計結合

，並均衡利用三者各自的優點，可在導航解決方案核心實現一個被稱為慣性測量單元(IMU)的部分。換句話說，平台開發商可充分利用最新的MEMS技術
，將慣性傳感器與較為傳統的GPS係統相結合，在衛星信號很差或準確度不高的地區(如高樓林立的市區)
，甚或是根本沒有信號的地方(室內或地鐵環境中)提ti供gong導dao航hang服fu務wu。在zai不bu久jiu的de將jiang來lai，準zhun確que的de定ding位wei信xin息xi與yu服fu務wu廠chang商shang提ti供gong的de附fu加jia中zhong間jian數shu據ju將jiang會hui整zheng合he在zai一yi起qi
，並bing顯xian示shi在zai用yong戶hu的de手shou機ji顯xian示shi屏ping幕mu上shang，而er用yong戶hu也ye將jiang從cong各ge種zhong定ding位wei關guan聯lian服fu務wu中zhong獲huo益yi
，例li如ru

，獲huo得de購gou物wu中zhong心xin內nei所suo有you商shang鋪pu的de準zhun確que信xin息xi，找zhao到dao想xiang要yao購gou買mai產chan品pin的de方fang位wei提ti示shi
，接jie收shou根gen據ju用yong戶hu興xing趣qu訂ding製zhi的de商shang品pin特te價jia和he促cu銷xiao信xin息xi。

這樣的應用現已出現在市場上
，例如，在荷蘭，Android手機用戶可以安裝新增增強現實感的手機瀏覽器Layar。總體來說，最新的開放軟件平台Android在(zai)進(jin)行(xing)軟(ruan)件(jian)開(kai)發(fa)的(de)時(shi)候(hou)更(geng)易(yi)遭(zao)遇(yu)到(dao)先(xian)進(jin)的(de)感(gan)應(ying)功(gong)能(neng)，所(suo)以(yi)其(qi)鼓(gu)勵(li)全(quan)社(she)區(qu)的(de)開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)團(tuan)結(jie)協(xie)作(zuo)，開(kai)發(fa)符(fu)合(he)自(zi)己(ji)需(xu)求(qiu)的(de)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)
，同(tong)時(shi)給(gei)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)增(zeng)加(jia)價(jia)值(zhi)。

整合MEMS加速計、tuoluoyihediciganyingjidemokuaizhengzaijinrulianjiadedianziwanjushichang，chuanganqimokuaitigongdedongzuobuzhuogongnengkeshixianhudongdeyouxitiyan，hainengranggengxiaodeertongshangwangfenxiangkuaile：haizimenhenkuaijiunenggouchuangzaozijidexuniwawaherenwu，yongrenleizirandedongzuowanzhexiewanju，buzaishiyonganniuhuojianpanyileidedongxi，shenzhikeyizaiwangshangyuquanqiudexiaopengyouyiqifenxiangyouxi。