本文涵蓋了MEMS產(chǎn)業(yè)鏈的所有與流程與知識，力求用最簡短的內(nèi)容，最全面的視野，幫我們梳理、了解整個MEMS產(chǎn)業(yè)鏈最新的情況，部分資料已整理至2022/2021最新內(nèi)容。

MEMS傳感器全球&中國產(chǎn)業(yè)鏈如何？有哪些研發(fā)&代表性企業(yè)？MEMS在各領(lǐng)域的應(yīng)用情況如何？

? 一、MEMS簡介 ?
MEMS的全稱是微型電子機械系統(tǒng)(Micro Electromechanical System)，利用半導(dǎo)體制造工藝和材料，將傳感器、執(zhí)行器、機械機構(gòu)、信號處理和控制電路等集成于一體的微型器件或系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級。MEMS主要包含兩個部分：傳感器和執(zhí)行器。 ? 與傳統(tǒng)的機械傳感器相比，MEMS傳感器具有體積小、集成化、智能化、低成本等優(yōu)點，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)時代對于傳感器的要求。

二、MEMS傳感器分類及廠家和應(yīng)用 ? MEMS 傳感器種類很多，也有多種分類方法。按其工作原理，大致可分為MEMS物理、化學(xué)和生物傳感器，其中每一種MEMS傳感器又可分為很多種小類，不同的MEMS 傳感器可以測量不同的量，實現(xiàn)不同的功能。 ?

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? 三、MEMS 行業(yè)發(fā)展歷程與3次產(chǎn)業(yè)浪潮 ? MEMS 起源可追溯至 20 世紀(jì) 50 年代，硅的壓阻效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)后，學(xué)者們開始了對硅傳感器的研究。然而，MEMS 產(chǎn)業(yè)真正發(fā)展始于 20 世紀(jì) 80 年代，前后經(jīng)歷了 3 次產(chǎn)業(yè)化浪潮。 ? 20 世紀(jì) 80 年代至 90 年代：1983 年 Honeywell 利用大型刻蝕硅片結(jié)構(gòu)和背蝕刻膜片制作了集成壓力傳感器，將機械結(jié)構(gòu)與電路集成在一個芯片內(nèi)。80 年代末至 90 年代，汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車電子應(yīng)用如安全氣囊、制動壓力、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)等需求增長，巨大利潤空間驅(qū)使歐洲、日本和美國的企業(yè)大量生產(chǎn) MEMS，推動了 MEMS 行業(yè)發(fā)展的第一次浪潮。 ? 20 世紀(jì) 90 年代末至 21 世紀(jì)初：本階段早期，噴墨打印頭和微光學(xué)器件的巨大需求促進(jìn)了 MEMS 行業(yè)的發(fā)展。而 2007 年后，消費電子產(chǎn)品對 MEMS 的強勁需求，手機、小家電、電子游戲、遠(yuǎn)程控制、移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等消費電子產(chǎn)品要求體積更小且功耗更低的 MEMS 相關(guān)器件，對 MEMS 產(chǎn)品需求更大，掀起了 MEMS 行業(yè)發(fā)展的第二次產(chǎn)業(yè)化浪潮，并將持續(xù)推動 MEMS 行業(yè)向前發(fā)展。 ? 2010 年至今：產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)展，使 MEMS 行業(yè)呈現(xiàn)新的趨勢。MEMS 產(chǎn)品逐步應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備等新領(lǐng)域，應(yīng)用場景日益豐富，正漸漸覆蓋人類生活的各個維度。此外，MEMS 是當(dāng)前移動終端創(chuàng)新的方向，新的設(shè)備形態(tài)（如可穿戴設(shè)備）需要更加微型化的器件和更為便捷的交互方式。 ? 然而，物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備應(yīng)用助推 MEMS 第三次產(chǎn)業(yè)化浪潮的同時，行業(yè)仍然面臨來自產(chǎn)品規(guī)格、功率消耗、產(chǎn)品整合以及成本等方面的壓力，MEMS 產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)亟待持續(xù)改進(jìn)，以滿足更小、更低能耗、更高性能的需求。 ? 四、國產(chǎn)傳感器企業(yè)的主要布局區(qū)域 ? 長三角區(qū)域 ?以上海、無錫、南京為中心。 ?逐漸形成包括熱敏、磁敏、圖像、稱重、光電、溫度、氣敏等較為完備的傳感器生產(chǎn)體系及產(chǎn)業(yè)配套。 珠三角區(qū)域 ?以深圳中心城市為主。 ?由附近中小城市的外資企業(yè)組成以熱敏、磁敏、超聲波、稱重為主的傳感器產(chǎn)業(yè)體系。 東北地區(qū) ?以沈陽、長春、哈爾濱為主。 ?主要生產(chǎn)MEMS力敏傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器。 京津區(qū)域 ?主要以高校為主。 ?從事新型傳感器的研發(fā)，在某些領(lǐng)域填補國內(nèi)空白。北京已建立微米/納米國家重點實驗室。 中部地區(qū) ?以鄭州、武漢、太原為主。 ?產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的模式，在PTC/NTC熱敏電阻、感應(yīng)式數(shù)字液位傳感器和氣體傳感器等產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展態(tài)勢良好。 ? 五、MEMS產(chǎn)業(yè)鏈流程 ? MEMS是多學(xué)科交叉的復(fù)雜系統(tǒng)，整個產(chǎn)業(yè)鏈涉及設(shè)計、制造、封裝測試、軟件及應(yīng)用方案環(huán)節(jié)。 ?

MEMS產(chǎn)業(yè)鏈流程 ? 六、全球MEMS產(chǎn)業(yè)鏈最有前景的應(yīng)用領(lǐng)域和市場 據(jù)Yole的預(yù)計，2020-2026年MEMS終端市場將以7.2%的年復(fù)合增長率增長。其中，消費領(lǐng)域是最大的MEMS應(yīng)用市場，約占全球 MEMS 收入的 60%，到2026年約有112.7億美元的市場。其次是汽車，汽車對MEMS的需求將從2020年的20.3億美元上升到28.6億美元。剩下的應(yīng)用市場還有工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療、電信、國防與航空航天等。 ?

? 從MEMS器件方面來看，Yole預(yù)計，整體MEMS器件市場在2020年至2026年將以7.2%的年復(fù)合增長率增長，到2026年全球MEMS器件市場空間將達(dá)到182億美元。在這其中，射頻MEMS器件占大頭，到2026年射頻MEMS器件大約有40.4億美元的市場空間，壓力MEMS器件大約是23.62億美元，慣性器件約有21.27億美元，麥克風(fēng)MEMS約是18.71億美元，然后是加速器、噴墨頭、光學(xué)、微型測輻射熱儀、陀螺儀、微流體等等。 ?

? 七、全球MEMS產(chǎn)業(yè)鏈廠家細(xì)分（超200家企業(yè)&機構(gòu)） ? 全球MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈條主要集中在北美、歐洲、日本地區(qū)，其中美國、德國、日本三國占據(jù)全球傳感器產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)地位。 ? 從上游到下游，全球MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈可分為研究與開發(fā)→設(shè)計→制造→封裝→測試→軟件→芯片→系統(tǒng)/應(yīng)用等環(huán)節(jié)。 ?

? 八、MEMS傳感器細(xì)分應(yīng)用介紹 ? MEMS傳感器種類繁多，主要的MEMS傳感器包括運動傳感器、壓力、麥克風(fēng)、環(huán)境、光傳感器等。其中運動傳感器可分為陀螺儀、加速度計、磁力計， ? 1、MEMS運動傳感器 ? MEMS運動傳感器主要有加速度計、陀螺儀、磁力計三大類，加速度計和陀螺儀可以集成為六軸慣性傳感器；磁力計和加速度計集成為電子羅盤（e-compass），加速度計、陀螺儀和磁力計可集成為9軸傳感器。 ? MEMS陀螺儀是通過陀螺儀的核心原理科里奧利力測角速度的；MEMS加速度計可以感知任意方向上的加速度。MEMS磁力計通過測試磁場強度和方向可以定位設(shè)備的方位。 ? 2、MEMS麥克風(fēng) ? MEMS麥克風(fēng)在消費電子、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。目前幾乎每部智能手機至少使用一個MEMS麥克風(fēng)，高端的智能手機甚至使用三個麥克風(fēng)，分別用于語音采集、噪音消除、改善語音識別，而iPhone 6S已經(jīng)采用了4個MEMS麥克風(fēng)。在物聯(lián)網(wǎng)的時代，大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也將使用MEMS麥克風(fēng)。蘋果iPhone 5S和5C采用兩顆樓氏電子（Knowles）、一顆是瑞聲科技（AAC）的MEMS麥克風(fēng)。 ? 3、MSME壓力傳感器 ? 壓力傳感器主要用于檢測壓力，根據(jù)量程范圍可分為低壓、中壓、高壓壓力傳感器。MEMS壓力傳感器則屬于低壓傳感器，主要檢測原理有硅電容式和硅壓阻式。 ? 汽車和醫(yī)療是MEMS壓力傳感器最大的應(yīng)用領(lǐng)域。與MEMS慣性傳感器相比，目前MEMS壓力傳感器在消費電子與移動領(lǐng)域的應(yīng)用不是特別廣泛，主要包括潛水與運動手表、計步器和徒步高度計，部分應(yīng)用于飲水機、洗衣機、太陽能熱水器等家電產(chǎn)品充當(dāng)水位傳感器。未來智能手機、平板電腦可能集成MEMS壓力傳感器用以檢測大氣壓，或充當(dāng)高度計以支持室內(nèi)定位服務(wù)。 ? 4、MEMS環(huán)境傳感器 ? MEMS濕度傳感器在工業(yè)控制、氣象、農(nóng)業(yè)、礦山檢測等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。MEMS氣體傳感器主要用于檢測目標(biāo)氣體的成分、濃度等。 ? 5、MEMS生物傳感器 ? MEMS生物傳感器目前處于發(fā)展初期。MEMS生物傳感器是利用生物分子探測生物反應(yīng)信息的器件，被列為新世紀(jì)五大醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)之一，是現(xiàn)代生物技術(shù)與微電子學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科交叉結(jié)合的產(chǎn)物。未來MEMS生物傳感器在醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣闊發(fā)展空間。 ? 九、MEMS代工產(chǎn)業(yè) ? 目前提供MEMS代工的IDM廠商主要有意法半導(dǎo)體、索尼、德州儀器等；臺積電目前是全球最大的獨立的MEMS代工廠，全球領(lǐng)先的純MEMS代工廠還有Silex Microsystems、Teledyne DALSA、Asia Paci?c Microsystems、X-FAB 、Innovative Micro Technology等,國內(nèi)的中芯國際、華宏宏利、上海先進(jìn)半導(dǎo)體也有生產(chǎn)MEMS的能力。 ? 與傳統(tǒng)集成電路產(chǎn)業(yè)類似，從 MEMS 產(chǎn)業(yè)價值鏈來看，根據(jù)行業(yè)內(nèi)企業(yè)提供的產(chǎn)品或服務(wù)，可以分為設(shè)計、制造和封測三個環(huán)節(jié)。其中，MEMS 制造行業(yè)屬于 MEMS 行業(yè)的一個環(huán)節(jié)，處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游。該行業(yè)根據(jù)設(shè)計環(huán)節(jié)的需求開發(fā)各類 MEMS 芯片的工藝制程并實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，兼具資金密集型、技術(shù)密集型和智力密集型的特征，對企業(yè)資金實力、研發(fā)投入、技術(shù)積累等均提出了極高要求。 ? 目前市場中，一方面 IDM 企業(yè)受到來自升級產(chǎn)業(yè)線以及降低成本維持利潤的雙重壓力，市場中已出現(xiàn) IDM 企業(yè)將制造環(huán)節(jié)外包的情況；另一方面，MEMS產(chǎn)品應(yīng)用的爆發(fā)式增長需要不同領(lǐng)域、不同行業(yè)的新興 MEMS 公司參與其中，但巨額的工廠建設(shè)投入、運維成本以及 MEMS 工藝開發(fā)、集成的復(fù)雜性卻形成了較高的行業(yè)門檻，阻礙了市場的持續(xù)擴(kuò)張。 ? 在此背景下，純 MEMS 代工廠與 MEMS 產(chǎn)品設(shè)計公司合作開發(fā)產(chǎn)品的商業(yè)模式將成為未來行業(yè)業(yè)務(wù)模式的主流。類似于傳統(tǒng)集成電路行業(yè)發(fā)展趨勢，MEMS 產(chǎn)業(yè)將逐步走向設(shè)計與制造分立、制造環(huán)節(jié)外包的模式。 ?

? MEMS 制造主要指 MEMS 芯片制造，行業(yè)內(nèi)主要經(jīng)營模式包括兩類，一類是依靠自有生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，另一類則是外包給 MEMS 代工廠進(jìn)行生產(chǎn)。行業(yè)內(nèi)提供 MEMS 制造代工服務(wù)的企業(yè)，從芯片類型和產(chǎn)業(yè)價值鏈來看，主要分為三類，即純 MEMS 代工、IDM 企業(yè)代工以及傳統(tǒng)集成電路 MEMS 代工。 ? 1、純 MEMS 代工 ? 純 MEMS 代工企業(yè)不提供任何設(shè)計服務(wù)，企業(yè)根據(jù)客戶提供的 MEMS 芯片設(shè)計方案，進(jìn)行工藝制程開發(fā)以及代工生產(chǎn)服務(wù)。代表企業(yè)有公司、TeledyneDalsa、IMT 等。 ? 2、IDM 企業(yè)代工 ? IDM 企業(yè)即垂直整合器件制造商，該類廠商除了進(jìn)行集成電路設(shè)計之外，一般還擁有自有的封裝廠和測試廠，其業(yè)務(wù)范圍涵蓋集成電路的設(shè)計、制造、封裝和測試所有環(huán)節(jié)。由于晶圓制造、封裝和測試的生產(chǎn)線建設(shè)均需要巨額資金投入，因此 IDM 模式對企業(yè)的研發(fā)力量、資金實力和市場影響力都有極高的要求。在滿足自身晶圓制造需求后，IDM 企業(yè)會將剩余的產(chǎn)能外包出去，提供 MEMS代工服務(wù)。采用 IDM 代工模式的企業(yè)均為全球芯片行業(yè)巨頭，主要代表為博世（Bosch）、意法半導(dǎo)體（STMicro）、德州儀器（TI）等企業(yè)。 ? 3、傳統(tǒng)集成電路 MEMS 代工 ? 傳統(tǒng)集成電路（主要為 CMOS）代工企業(yè)以原有的 CMOS 產(chǎn)線為基礎(chǔ)，嵌套部分特殊的生產(chǎn) MEMS 工藝技術(shù)，將舊產(chǎn)線轉(zhuǎn)化為 MEMS 代工線。由于批量生產(chǎn)能力突出，傳統(tǒng)集成電路企業(yè)往往會集中向出貨量較高的消費電子領(lǐng)域的MEMS 產(chǎn)品提供代工，該類代工企業(yè)以臺積電（TSMC）、Global Foundries 等為代表。 ? 歷史發(fā)展過程中，由于 MEMS 產(chǎn)品在材料、加工、制造工序等單個產(chǎn)品差異較大，器件標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，影響了產(chǎn)業(yè)垂直分工的發(fā)展，行業(yè)以 IDM 企業(yè)為主導(dǎo)。近年來，隨著 MEMS 技術(shù)的發(fā)展和市場需求的逐漸興起，MEMS 標(biāo)準(zhǔn)化的程度大大發(fā)展，平臺化基礎(chǔ)正在形成，越來越多的 MEMS 產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈垂直分工條件日趨成熟。 ? 十、MEMS封裝測試 ? 目前具備MEMS封裝測試能力的國際廠商主要有日月光、安靠、矽品、力成科技等，國內(nèi)有華天科技、長電科技、晶方科技等廠商。盡管國內(nèi)的MEMS前端制造還落后于國際大廠，由于國內(nèi)的封裝技術(shù)起步較早，國內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)鏈后端封裝較為完善。 ? 封裝技術(shù)與IC封裝有著諸多不同，對企業(yè)的要求很高。眾所周知，MEMS器件價格下降非常之快，目前部分MEMS器件中封裝成本甚至占到總價格的40%到60%。如何做到低成本封裝是封測廠商面臨的巨大挑戰(zhàn)。 ? 十一、全球&中國MEMS傳感器廠商營收排行 ? 從全球MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)鏈看，博世以115億元的營收穩(wěn)居第一，博通以79.61億元占據(jù)第二，兩者遙遙領(lǐng)先其他MEMS傳感器廠商。 ? 中國廠商MEMS業(yè)務(wù)營收相比全球巨頭仍有一定差距，歌爾微電子MEMS業(yè)務(wù)營收約31億元、瑞聲科技11億元、高德紅外5.6億元，為中國MEMS營收前三甲企業(yè)。 ?

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? 十二、MEMS傳感器幾大應(yīng)用 ? 可穿戴設(shè)備應(yīng)用

? 以小米手環(huán)為例，就用到了ADI的MEMS加速度和心率傳感器來實現(xiàn)運動和心率監(jiān)測。 ? Apple Watch內(nèi)部除了MEMS加速度計、陀螺儀、MEMS麥克風(fēng)，還有使用脈搏傳感器。 ? VR應(yīng)用 ? ? VR設(shè)備需要足夠精確測定頭部轉(zhuǎn)動的速度、角度和距離，采用MEMS加速度計、陀螺儀和磁力計來進(jìn)行測定是重要的解決方案之一，幾乎成為VR設(shè)備的標(biāo)配。Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR都采用了MEMS加速度計和陀螺儀，未來VR設(shè)備也可能會使用MEMS眼球追蹤技術(shù)。 ? 無人機應(yīng)用

? 無人機飛行姿態(tài)控制技術(shù)上，MEMS傳感器又有了施展的空間。結(jié)合加速度計和陀螺儀，可以算出角度變化，并確定位置和飛行姿態(tài)。MEMS傳感器能在各種惡劣條件正常工作，同時獲得高精度的輸出。MEMS加速度計和陀螺儀在無人機上的應(yīng)用可謂是大放異彩。 ? 智能汽車應(yīng)用

? 車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域，智能汽車是車聯(lián)網(wǎng)的核心，正處于高速發(fā)展中。在智能汽車時代，主動安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進(jìn)現(xiàn)有的主動安全系統(tǒng)，比如側(cè)翻（rollover）與穩(wěn)定性控制（ESC），這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測車身姿態(tài)。語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風(fēng)將迎來發(fā)展新機遇。MEMS傳感器在汽車領(lǐng)域還有很多應(yīng)用，包括安全氣囊（應(yīng)用于正面防撞氣囊的高g值加速度計和用于側(cè)面氣囊的壓力傳感器）、汽車發(fā)動機（應(yīng)用于檢測進(jìn)氣量的進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器和流量傳感器）等。 ? 十三、MEMS 傳感器在智能手機領(lǐng)域的應(yīng)用 ? 1. 光線傳感器 說到手機中的傳感器，首先要說的就是光線傳感器，它就好比手機的眼睛。我們?nèi)祟惖难劬梢栽诓煌饩€的環(huán)境下，調(diào)整進(jìn)入眼睛的光線。而光線傳感器則可以讓手機感測環(huán)境光線的強度，用來調(diào)節(jié)手機屏幕的亮度。 原理：光敏三極管，接受外界光線時，會產(chǎn)生強弱不等的電流，從而感知環(huán)境光亮度。 應(yīng)用：通常用于調(diào)節(jié)屏幕自動背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，同時不刺眼；可用于拍照時調(diào)節(jié)自動白平衡；用光線傳感器來協(xié)助調(diào)整屏幕亮度，能進(jìn)一步達(dá)到延長電池壽命的作用；光線傳感器也可搭配其他傳感器一同來偵測手機是否被放置在口袋中，以防止誤觸。 產(chǎn)品代表：ST （意法半導(dǎo)體）——OPT3007 超薄環(huán)境光傳感器，傳感器的精密光譜響應(yīng)與人眼的明視響應(yīng)高度匹配。 應(yīng)用手機：蘋果iPhone XR、vivo X23、華為Mate 20、三星GALAXY Note 9等。 ?

? 2. 距離傳感器 光線傳感器和距離傳感器一般都是放在一起，位于手機屏幕聽筒周圍。這樣就存在一個問題，手機屏幕上方開太多洞或黑色長條不太好看，各大手機廠商都一直在想方設(shè)法減少開孔或者隱藏開孔。 原理：紅外LED燈發(fā)射紅外線，被物體反射后，紅外探測器通過接收到紅外線的強度，測定距離。距離傳感器同時擁有發(fā)射和接受裝置，一般體積較大。 應(yīng)用：檢測手機是否貼在耳朵上正在打電話，以便自動關(guān)閉屏幕達(dá)到省電的目的；也可用于皮套、口袋模式下自動實現(xiàn)解鎖與鎖屏動作。 產(chǎn)品代表：TAOS——TMD2772 主要由紅外發(fā)射、光線接收、模數(shù)轉(zhuǎn)化、I2C接口等幾部分組成。 ? ?

3.重力傳感器 原理：利用壓電效應(yīng)實現(xiàn)，傳感器內(nèi)部一塊重物和壓電片整合在一起，通過正交兩個方向產(chǎn)生的電壓大小，來計算出水平方向。 應(yīng)用：手機橫豎屏智能切換；拍攝照片方向；重力感應(yīng)類游戲，例如平衡球、賽車游戲等。 產(chǎn)品代表：蘋果研發(fā)的重力感應(yīng)設(shè)備。 ? ?

? 4. 加速度傳感器 原理：加速度傳感器是多個維度測算的，主要測算一些瞬時加速或減速的動作。功耗更小，但是精度低。 應(yīng)用：計步，加速度傳感器可以檢測交流信號以及物體的振動。人在走動的時候會產(chǎn)生一定規(guī)律性的振動，而加速度傳感器可以檢測振動的過零點，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數(shù)，從而計算出人所移動的位移，并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗；日常應(yīng)用中的一些甩動切歌、翻轉(zhuǎn)靜音等。 產(chǎn)品代表：ST意法半導(dǎo)體——LSM330D 可測量250dps至2000dps的俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航軸角速度。 ? ? ? ? 5. 磁場傳感器 原理：各向異性磁致電阻材料，感受到微弱的磁場變化時會導(dǎo)致自身電阻產(chǎn)生變化，所以手機要旋轉(zhuǎn)或晃動幾下才能準(zhǔn)確指示方向。 應(yīng)用：指南針、地圖導(dǎo)航方向、金屬探測器APP。 產(chǎn)品代表：ADI（亞德諾）——ADA4571 對氣隙變化的敏感度非常小。 ? ? ? ? 6. 陀螺儀 原理：角動量守恒，一個正在高速旋轉(zhuǎn)的物體(陀螺)，它的旋轉(zhuǎn)軸沒有受到外力影響時，旋轉(zhuǎn)軸的指向是不會有任何改變的。陀螺儀就是以這個原理作為依據(jù)，用它來保持一定的方向。一般手機里標(biāo)配的是三軸陀螺儀，可追蹤6個方向的位移變化。 應(yīng)用：一些射擊或賽車游戲；3D拍照、全景導(dǎo)航等。 產(chǎn)品代表：NXP（恩智浦）——FXAS21002C 3軸數(shù)字陀螺儀，適用于游戲控制器、電子羅盤穩(wěn)定、增強運動控制等應(yīng)用。 ? ? ? 7. GPS 原理：手機GPS模塊通過天線接收GPS衛(wèi)星傳送的信息。模塊中的芯片根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為起算數(shù)據(jù)，根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射坐標(biāo)的時間戳與接收時的時間差計算出衛(wèi)星與手機的距離，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置坐標(biāo)。 應(yīng)用：地圖、導(dǎo)航、測速、測距。 產(chǎn)品代表：Fastrax——UP501 可以在惡劣條件下進(jìn)行高性能的導(dǎo)航，甚至在較低的GPS衛(wèi)星可見度環(huán)境下實現(xiàn)穩(wěn)定的定位。 ? ?

? 8. 指紋傳感器 目前，電容式指紋識別和超聲波指紋識別應(yīng)用比較廣泛。 電容指紋傳感器原理：手指構(gòu)成電容的一極，另一極是硅晶片陣列，通過人體帶有的微電場與電容傳感器間形成微電流，指紋的波峰波谷與感應(yīng)器之間的距離形成電容高低差，從而描繪出指紋圖像。 超聲波指紋傳感器原理：利用超聲波，直接掃描并測繪指紋紋理。超聲波獲得的指紋是3D立體的，而電容指紋是2D平面的。超聲波不僅識別速度更快、而且不受汗水油污的干擾、指紋細(xì)節(jié)更豐富難以破解。 應(yīng)用：加密、解鎖、支付等。 產(chǎn)品代表：新思科技——Clear ID FS9500 僅有1.55mm，能夠直接放置在柔性屏幕下邊或直接集成在屏幕中。 ? ? ? ? 9. 霍爾感應(yīng)器 原理：霍爾磁電效應(yīng)，當(dāng)電流通過一個位于磁場中的導(dǎo)體的時候，磁場會對導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個垂直于電子運動方向上的的作用力，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差。 應(yīng)用：自動解鎖、自動鎖屏等。 產(chǎn)品代表：Diodes——AH1883 卓越的溫度穩(wěn)定性，對身體壓力不敏感。 ? ? ? ? 10. 氣壓傳感器 原理：分為變?nèi)菔交蜃冏枋綒鈮簜鞲衅鳎瑢⒈∧づc變阻器或電容連接起來，氣壓變化導(dǎo)致電阻或電容的數(shù)值發(fā)生變化，從而獲得氣壓數(shù)據(jù)。 應(yīng)用：GPS計算海拔會有十米左右的誤差，氣壓傳感器主要用于修正海拔誤差(將至1米左右)，當(dāng)然也能用來輔助GPS定位立交橋或樓層位置。 產(chǎn)品代表：TI（德州儀器）——BMP180 高精度、小體積、超低能耗的氣壓傳感器。 ? ? ? ? 十四、MEMS 傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 ? 隨著汽車安全應(yīng)用與降低碳排放的關(guān)注度日益提升，MEMS 傳感器在汽車電子領(lǐng)域的滲透率逐漸提高，除此之外，無人駕駛等新興技術(shù)也推動著MEMS 傳感器進(jìn)一步普及。 ? 2010 年全球平均每輛汽車包含9.2 個傳感器，中國汽車含有5 個，但中國擴(kuò)大部署安全氣囊和輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)，將推動中國汽車平均傳感器數(shù)量到2015 年增加到10 個，在每輛汽車中，光TPMS 系統(tǒng)就要使用4.2 個汽車MEMS 傳感器，目前中國已超越日本成為第三大汽車MEMS 市場。 ? 目前汽車上常見的傳感器有加速度計、陀螺儀、電子羅盤、氣壓計、紅外傳感器、超聲波傳感器、激光測距儀、雷達(dá)傳感器等。 ?

應(yīng)用于汽車的MEMS 傳感器 ? 十五、MEMS 傳感器在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用 ? 在可穿戴智能設(shè)備上，傳感器的使用更為廣泛。Apple Watch 配置的MEMS 傳感器超 過十種。

加速度傳感器：測量身體運動，并且可以記錄用戶步數(shù)以及睡眠習(xí)慣。

陀螺儀：可以偵測轉(zhuǎn)動，此外，陀螺儀還能讓iWatch“感知”用戶，比如舉起手腕準(zhǔn)備看表時，屏幕自動亮起。

磁力計：可以用來提升運動追蹤的準(zhǔn)確性。

晴雨表/氣壓傳感器：提供更準(zhǔn)確的天氣數(shù)據(jù)，感知海拔高度的變化

環(huán)境溫度傳感器：提供更準(zhǔn)確的生物數(shù)據(jù)

心率監(jiān)控儀：進(jìn)行心率監(jiān)控

血氧傳感器：測量血氧值，對于準(zhǔn)確的脈搏率檢測至關(guān)重要

皮膚電導(dǎo)傳感器：計算用戶的排汗量

皮膚溫度傳感器：可以幫助用戶了解自己的健身強度

GPS：GPS 可以幫助我們了解自己要去哪里，去過哪里

應(yīng)用于Apple Watch 的MEMS 傳感器 ? 十六、MEMS 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用 ? 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。 ? 傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)三大層次結(jié)構(gòu)之一的感知層的重要組成部分，將現(xiàn)實世界中的物理量、化學(xué)量、生物量等轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號，是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和前提，同時MEMS（微機電）技術(shù)作為支撐技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。 ? MEMS 的傳感器發(fā)展共經(jīng)歷了三個階段，分別對應(yīng)不同的驅(qū)動力。2000 年左右是汽車電子、2007 年左右是智能手機、2013 年左右是可穿戴設(shè)備，下一個驅(qū)動MEMS 的傳感器發(fā)展的動力是物聯(lián)網(wǎng)，業(yè)界預(yù)測全球傳感器需求有望從當(dāng)前的百億級激增到2025年的Trillion-Sensor（TSensor，萬億-傳感器）量級。

MEMS 發(fā)展線路圖 ? MEMS 技術(shù)在可穿戴設(shè)備、智能家居、醫(yī)療、工業(yè)4.0、智能汽車、智慧城市等IOT 細(xì)分領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，常見的MEMS 傳感器諸如麥克風(fēng)、體聲波濾波器、壓力傳感器、溫度傳感器等都存在豐富的應(yīng)用場景。

MEMS 產(chǎn)品在IOT 應(yīng)用廣泛 ? 十七、MEMS傳感器在無人機的應(yīng)用

? 1、加速度計：加速度計用于確定位置和無人機的飛行姿態(tài)。像任天堂Wii控制器或iPhone屏幕位置，這些小的MEMS傳感器在維持飛行控制中起到關(guān)鍵的作用。MEMS加速度傳感器有多種方式感知運動姿態(tài)，一種類型的技術(shù)能夠感知微型集成電路的微小運動。另一種加速度計的技術(shù)為熱對流技術(shù)，沒有移動部件，而是通過一個“熱氣團(tuán)”的位移來感知的運動變化。這類傳感器靈敏度較高，在穩(wěn)定車載攝像機、電影制作等應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。 ? ? 2、慣性測量單元：慣性測量單元結(jié)合GPS是維持方向和飛行路徑的關(guān)鍵。隨著無人機智能化的發(fā)展，方向和路徑控制是重要的空中交通管理規(guī)則。慣性測量單元采用的多軸磁傳感器，在本質(zhì)上都是精準(zhǔn)度極高的小型指南針，通過感知方向?qū)?shù)據(jù)傳輸至中央處理器，從而指示方向和速度。 ? 3、傾角傳感器：傾角傳感器，集成了陀螺儀和加速度計為飛行控制系統(tǒng)提供保持水平飛行的數(shù)據(jù)。這類傳感器和陀螺儀，結(jié)合加速度計，能夠測量到細(xì)微的運動變化，使得傾角傳感器能夠應(yīng)用于移動程序，如汽車或無人駕駛飛機的陀螺儀補償。 ? 4、大氣監(jiān)測傳感器：空氣質(zhì)量的好壞，是人們最關(guān)注的一個話題。實時監(jiān)測空氣質(zhì)量好壞，大氣污染程度已經(jīng)成為一個熱點，當(dāng)然大氣監(jiān)測傳感器在其中就起著至關(guān)重要的作用。目前 煒盛科技的大氣監(jiān)測傳感器已被廣泛應(yīng)用于城市大氣環(huán)境監(jiān)測、工廠廠區(qū)無組織排放污染氣體監(jiān)測以及環(huán)境評價監(jiān)測等。可監(jiān)測多種氣體，包括：臭氧、一氧化碳、 二氧化硫、二氧化氮等。 ? 5、電流傳感器：無人機上的電能消耗和使用非常重要，尤其是在電池供電的情況下。電流傳感器可用于監(jiān)測和優(yōu)化電能消耗，確保無人機內(nèi)部電池充電和電機故障檢測系統(tǒng)的安全。電流傳感器工作通過測量電流（雙向），理想的情況下提供電氣隔離，以減少電能損耗和消除電擊損壞用戶系統(tǒng)的機會。 ? 6、磁傳感器：在無人機，電子羅盤提供關(guān)鍵性的慣性導(dǎo)航和方向定位系統(tǒng)的信息。基于各向異性磁阻（AMR）技術(shù)的傳感器，較其他傳感器相比有明顯的地功耗優(yōu)勢，同時具有高精度、響應(yīng)時間短等特點，非常適用于無人機的應(yīng)用。 ? 7、發(fā)動機進(jìn)氣流量傳感器：流量傳感器可以用于有效地監(jiān)測電力無人機燃?xì)獍l(fā)動機的微小空氣流速。許多氣體發(fā)動機質(zhì)量流量傳感器都采用熱式技術(shù)，主要利用加熱的元件和至少一個溫度傳感器來量化質(zhì)量流量。MEMS熱式氣體質(zhì)量流量傳感器也在微計量范圍內(nèi)利用熱原理及其適用于對重量要求較高的領(lǐng)域。 ? 十八、MEMS傳感器在智慧工業(yè)時代的應(yīng)用 ? 智能工廠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強信息管理和服務(wù)，掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、及時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以合理的安排生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)進(jìn)度，并優(yōu)化供應(yīng)鏈。傳感器應(yīng)用非常廣泛，工業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)都需要傳感器進(jìn)行監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心，以便對出現(xiàn)異常節(jié)點進(jìn)行及時干預(yù)，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行。 ? 業(yè)界普遍認(rèn)為，新一代的智能傳感器是智能工業(yè)的“心臟”，它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運行，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。 ?

智能工廠應(yīng)用場景 ? MEMS讓傳感器小型化、智能化，MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環(huán)境條件的檢測，MEMS加速度計可以用來監(jiān)測工業(yè)設(shè)備的振動和旋轉(zhuǎn)速度。 ? 高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業(yè)機器人的導(dǎo)航和轉(zhuǎn)動提供精確的位置信息。 ? 編輯：黃飛

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