硅麥MEMS傳感器在電子煙行業(yè)應(yīng)用有跡可循|一文看懂硅嘜集成咪頭剖析結(jié)構(gòu)

蘋果公司率先將EC麥克風(fēng)升級(jí)為MEMS麥克風(fēng)，這一舉措推動(dòng)了整個(gè)手機(jī)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。在過去，手機(jī)行業(yè)普遍使用的是EC工藝的微型麥克風(fēng)，面臨著產(chǎn)能和一致性方面的挑戰(zhàn)，與電子霧化產(chǎn)業(yè)面臨的問題相似。然而，自iPhone 5起，蘋果公司采用了突破性的MEMS麥克風(fēng)技術(shù)，極大地提高了iPhone的產(chǎn)能和拾音品質(zhì)。在蘋果的引領(lǐng)下，整個(gè)手機(jī)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速升級(jí)，如今，MEMS麥克風(fēng)已成為手機(jī)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)配。在手機(jī)產(chǎn)業(yè)升級(jí)過程中，各大品牌手機(jī)廣泛應(yīng)用了MEMS麥克風(fēng)技術(shù)，包括蘋果、華為、三星等公司都在其高端旗艦產(chǎn)品中選擇了應(yīng)用MEMS麥克風(fēng)。從某種程度上講，在數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域，如手機(jī)和藍(lán)牙耳機(jī)領(lǐng)域，MEMS麥克風(fēng)已完全取代了EC麥克風(fēng)，這代表著產(chǎn)品的升級(jí)和科技的迭代。

而今天，在電子煙領(lǐng)域，目前采用的傳感器利用駐極體電容（Electret Capacitance）EC傳感器。EC傳感器內(nèi)部由兩塊金屬板構(gòu)成的電容器，在氣流經(jīng)過時(shí)會(huì)引起導(dǎo)電薄膜的變形，從而引發(fā)等效電容的變化。當(dāng)變化量達(dá)到閾值時(shí)，觸發(fā)開關(guān)信號(hào)被檢測(cè)到。然而，EC傳感器的安裝只能采用人工焊接，嚴(yán)重限制了其產(chǎn)能提升的可能性。其次，EC傳感器的一致性較差，性能不穩(wěn)定，會(huì)影響消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。此外，EC傳感器的供應(yīng)難以保持穩(wěn)定，導(dǎo)致人力調(diào)配和產(chǎn)能排布等方面出現(xiàn)一系列變量。盡管EC器件體積小，但它對(duì)電子霧化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了嚴(yán)重的限制。

Hotchip華芯邦的MEMS氣流傳感器芯片采用半導(dǎo)體工藝，工作狀態(tài)更加穩(wěn)定，開啟壓力更集中。當(dāng)它不吸煙時(shí)，能進(jìn)入省電模式，靜態(tài)電流小于7μA。但是如果吸煙時(shí)，發(fā)熱絲會(huì)工作，電流可超過3A，可以驅(qū)動(dòng)1.2Ω電阻的發(fā)熱絲。此外，它還具有發(fā)熱絲短路保護(hù)功能，即當(dāng)發(fā)熱絲阻值小于0.45Ω時(shí)也會(huì)自動(dòng)保護(hù)。產(chǎn)品采用專用集成電路，不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)等問題。同時(shí)，它還具備多種保護(hù)功能，如長(zhǎng)時(shí)間吸煙保護(hù)（10秒）、過溫保護(hù)和欠壓保護(hù)等。此外，它還具備單顆LED多種模式顯示功能，在電路啟動(dòng)、吸煙時(shí)間、電壓檢測(cè)以及各種保護(hù)功能中都有可區(qū)別的LED指示。

下圖為深圳華芯邦科技自主研發(fā)生產(chǎn)的專用于電子煙的MEMS傳感器結(jié)構(gòu)圖示：

MEMS傳感器和EC傳感器都使用電容技術(shù)來監(jiān)測(cè)吸煙動(dòng)作，但它們之間的區(qū)別在于，MEMS采用微電子工藝進(jìn)行加工和測(cè)試，與半導(dǎo)體類似。相較于EC傳感器，MEMS傳感器體積更小，節(jié)省設(shè)備空間。其次，MEMS傳感器的半導(dǎo)體加工工藝能夠確保更高的一致性和良好的生產(chǎn)效率。最后，由于能夠承受高溫的流水線回流焊接，因此不需要人工焊接，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水線作業(yè)和表面貼裝，從而提高產(chǎn)能。

任何產(chǎn)品的迭代過程可以分為探索期、成長(zhǎng)期、成熟期和突破期。目前，大多數(shù)電子煙關(guān)于MEMS傳感器的成品工廠從最初的抗拒逐漸向試用靠攏。深圳華芯邦集團(tuán)、孔科微電子KOOM等領(lǐng)先的公司在MEMS傳感器領(lǐng)域及周邊電子煙PCBA方案板、電子煙電池電芯一體等已經(jīng)付出了多年的努力和耕耘。我們堅(jiān)信，電子煙硅麥傳感器的應(yīng)用將逐漸取代傳統(tǒng)駐極體麥，快速發(fā)展并最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破和產(chǎn)品性能的巨大提升！創(chuàng)新不易，***也面臨許多困難，但我們相信，沒有任何力量可以阻止科技的進(jìn)步！

尤其是在全球芯片供應(yīng)緊缺的背景下，通過使用自主研發(fā)的MEMS氣流傳感器進(jìn)入電子煙市場(chǎng)，無疑進(jìn)一步加強(qiáng)了電子煙行業(yè)供應(yīng)鏈的安全性，也推動(dòng)了智能制造的升級(jí)。帶來創(chuàng)新性的產(chǎn)品解決方案的同時(shí)，同樣為電子煙產(chǎn)業(yè)的升級(jí)提供了推動(dòng)力。

審核編輯 黃宇