淺談工業(yè)類MEMS傳感器的類型

MEMS傳感器作為獲取信息的關(guān)鍵器件，對(duì)各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動(dòng)作用，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，由最早的工業(yè)、軍用航空應(yīng)用走向普通的民用和消費(fèi)市場(chǎng)。

作為數(shù)字時(shí)代的感知層，MEMS傳感器已成為支撐萬物互聯(lián)、萬事智聯(lián)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)鏈分為：前端fabless 設(shè)計(jì)、ODM 代工晶圓廠生產(chǎn)、封裝測(cè)試和最終應(yīng)用四大環(huán)節(jié)。隨著我國設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)和工藝的逐步成熟，MEMS傳感器作為物理量連接半導(dǎo)體的產(chǎn)物在消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)控制、軍工、智能家居、智慧城市等領(lǐng)域得到了更為廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)Yole Development 的預(yù)測(cè)，2016-2020 年全球MEMS 傳感器市場(chǎng)將以13%年復(fù)合成長率增長，2020 年MEMS 傳感器市場(chǎng)將達(dá)到308億美元，前景極其廣闊。

在MEMS傳感器應(yīng)用場(chǎng)景中，通常主要?dú)w類為四大塊：消費(fèi)電子、汽車電子、醫(yī)療服務(wù)以及工業(yè)領(lǐng)域。雖然，MEMS傳感器在消費(fèi)電子、汽車電子和醫(yī)療三大應(yīng)用場(chǎng)景中占據(jù)較大的市場(chǎng)份額(約86%)，但隨著《中國制造2025》和十四五相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃發(fā)布實(shí)施，“智能制造”已經(jīng)上升到國家意志層面，MEMS傳感器在工業(yè)控制相關(guān)產(chǎn)業(yè)方面，將大大推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域更加邁向智能化。

MEMS傳感器在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)都需要MEMS傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心，以便對(duì)出現(xiàn)異常節(jié)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行?？梢哉f，MEMS傳感器讓工業(yè)自動(dòng)化智能設(shè)備有了感知能力，在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用各種傳感器監(jiān)視和控制各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量，并讓工作人員遠(yuǎn)離生產(chǎn)線和設(shè)備，保證人身安全和健康。

工業(yè)類MEMS傳感器是根據(jù)材料的物理、化學(xué)、生物學(xué)的特性和規(guī)律設(shè)計(jì)而成的器件，種類繁多，分類方法也比較多。以下，就是智芯傳感小編為大家梳理一下工業(yè)類MEMS傳感器類型：

按用途分類，可分為壓力、位移、速度、溫度、濕度等傳感器;

按測(cè)量原理分類，可分為物理型傳感器、化學(xué)型傳感器和生物型傳感器。如電壓式、熱電式、電阻式、光電式、電感式等;

按半導(dǎo)體有關(guān)理論分類，可分為半導(dǎo)體力敏、熱敏、光敏、氣敏等固態(tài)傳感器;

按制造工藝分類，可分為集成傳感器、薄膜傳感器、厚薄傳感器和陶瓷傳感器;

按輸出量分類，可分為模擬式和數(shù)字式傳感器。模擬式傳感器的輸出信號(hào)為模擬量;數(shù)字式傳感器的輸出信號(hào)為數(shù)字量，便于與計(jì)算機(jī)連用，且抗干擾性強(qiáng);

按構(gòu)成分類，可分為基本型傳感器、組合型傳感器和應(yīng)用型傳感器;

按作用形式分類，可分為主動(dòng)型傳感器、被動(dòng)型傳感器。

工業(yè)領(lǐng)域的MEMS傳感器，常見的有加速度計(jì)、陀螺儀、慣性測(cè)量組合(IMU)、振蕩器、壓力傳感器等。近年來紅外探測(cè)器也向工業(yè)市場(chǎng)進(jìn)軍，氣體/化學(xué)傳感器則有望受空氣質(zhì)量檢測(cè)和安全需求驅(qū)動(dòng)高速增長。加速度計(jì)可以用來監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)速度，高精度的MEMS加速度計(jì)和陀螺儀可以為工業(yè)機(jī)器人的導(dǎo)航和轉(zhuǎn)動(dòng)提供精確的位置信息。

由于起步晚基礎(chǔ)弱，我國工業(yè)類MEMS傳感器和其他關(guān)鍵技術(shù)一樣，核心元器件技術(shù)嚴(yán)重缺失、創(chuàng)新能力弱，國內(nèi)工業(yè)傳感器廠商主要在低端市場(chǎng)混戰(zhàn)廝殺，近年來逐步向中高端市場(chǎng)發(fā)力，但是高端市場(chǎng)仍被美國、德國、日本等外資企業(yè)長期占據(jù)。目前，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，我國高度重視MEMS傳感器等電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展，MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時(shí)代大有可為。特別是在2021年1月29日，工信部發(fā)布了《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023 年)》，提出要做強(qiáng)傳感類等元器件產(chǎn)業(yè)，夯實(shí)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，這對(duì)加快電子元器件及配套材料和設(shè)備儀器等基礎(chǔ)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特別是對(duì)工業(yè)類MEMS傳感器向小型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方面發(fā)展具有重要意義。

根據(jù)《2020年中國MEMS制造白皮書》數(shù)據(jù)顯示，中國已經(jīng)成為全球MEMS傳感器市場(chǎng)發(fā)展最快的地區(qū)。2019年，我國MEMS傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到579.8億元人民幣，增長率達(dá)到18.3%。中國作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地，消耗了全球近二分之一的MEMS器件，但是MEMS元器件的國產(chǎn)化率卻相當(dāng)?shù)?，不?0%。目前，由北京智芯傳感科技有限公司自主研發(fā)的微差壓氣體壓力傳感器ZXP8系列和防水型壓力傳感器ZXP4系列產(chǎn)品，走在了MEMS壓力傳感器國產(chǎn)化的前列。

ZXP8系列微差壓氣體壓力傳感器將壓阻式MEMS壓力芯體和專用信號(hào)調(diào)理電路封裝在雙氣嘴結(jié)構(gòu)的管殼內(nèi)，降低環(huán)境對(duì)輸出的影響。信號(hào)調(diào)理電路包含一個(gè)24-bit的Σ-Δ ADC，可以輸出高精度的數(shù)字壓力信號(hào)，所輸出的數(shù)據(jù)都經(jīng)過充分的校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償，標(biāo)準(zhǔn)的I2C數(shù)字 輸出更容易進(jìn)行系統(tǒng)集成。該傳感器采用符合業(yè)界JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的SOIC-16表貼封裝，在工業(yè)領(lǐng)域適用于消防余壓、氣流測(cè)量、壓力開關(guān)、氣動(dòng)量規(guī)、安全柜、生命科學(xué)、氣體流量儀表等場(chǎng)景。

ZXP4系列防水型壓力傳感器提供表壓和絕壓兩種壓力方式，采用當(dāng)前先進(jìn)的壓力傳感器技術(shù)和高集成、低功耗、高精度的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，提供完整的壓力校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償，獲得放大的模擬或數(shù)字輸出。

作為一家在MEMS壓力傳感器賽道上發(fā)展迅猛的企業(yè)，北京智芯傳感科技有限公司擁有多項(xiàng)自主研發(fā)專利，技術(shù)力量雄厚，核心研發(fā)人員均具有研究生及以上學(xué)歷，并具有多年MEMS相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，公司具備完整的生產(chǎn)能力，目前已擁有兩條自主研發(fā)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，年產(chǎn)量超1000萬只。隨著企業(yè)實(shí)力不斷壯大，智芯傳感的MEMS壓力傳感器產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用在軍工、工業(yè)、汽車、摩托車、醫(yī)療、手機(jī)及消費(fèi)電子類等多個(gè)行業(yè)，并在業(yè)界樹立了良好的信譽(yù)與口碑。

審核編輯：湯梓紅