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，對各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動作用，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市場。

作為數(shù)字時代的感知層，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、ODM 代工晶圓廠生產(chǎn)、封裝測試和最終應(yīng)用四大環(huán)節(jié)。隨著我國設(shè)計、制造、封測等多個環(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，2016-2020 年全球MEMS 傳感器市場將以13%年復(fù)合成長率增長，2020 年MEMS 傳感器市場將達到308億美元，前景極其廣闊。

在MEMS傳感器應(yīng)用場景中，通常主要歸類為四大塊：消費電子、汽車電子、醫(yī)療服務(wù)以及工業(yè)領(lǐng)域。雖然，MEMS傳感器在消費電子、汽車電子和醫(yī)療三大應(yīng)用場景中占據(jù)較大的市場份額(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)各個環(huán)節(jié)都需要MEMS傳感器進行監(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)點進行及時干預(yù)，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進行?？梢哉f，MEMS傳感器讓工業(yè)自動化智能設(shè)備有了感知能力，在自動化生產(chǎn)過程中使用各種傳感器監(jiān)視和控制各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量，并讓工作人員遠離生產(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為模擬量;數(shù)字式傳感器的輸出信號為數(shù)字量，便于與計算機連用，且抗干擾性強;

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，可分為主動型傳感器、被動型傳感器。

工業(yè)領(lǐng)域的MEMS傳感器，常見的有加速度計、陀螺儀、慣性測量組合(IMU)、振蕩器、壓力傳感器等。近年來紅外探測器也向工業(yè)市場進軍，氣體/化學(xué)傳感器則有望受空氣質(zhì)量檢測和安全需求驅(qū)動高速增長。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。

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混戰(zhàn)廝殺，近年來逐步向中高端市場發(fā)力，但是高端市場仍被美國、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)展行動計劃(2021-2023 年)》，提出要做強傳感類等元器件產(chǎn)業(yè)，夯實信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，這對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傳感器市場發(fā)展最快的地區(qū)。2019年，我國MEMS傳感器市場規(guī)模達到579.8億元人民幣，增長率達到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)停蛔?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)境對輸出的影響。信號調(diào)理電路包含一個24-bit的Σ-Δ ADC，可以輸出高精度的數(shù)字壓力信號，所輸出的數(shù)據(jù)都經(jīng)過充分的校準(zhǔn)和溫度補償，標(biāo)準(zhǔn)的I2C數(shù)字 輸出更容易進行系統(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、氣流測量、壓力開關(guān)、氣動量規(guī)、安全柜、生命科學(xué)、氣體流量儀表等場景。

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)字信號處理技術(shù)，提供完整的壓力校準(zhǔn)和溫度補償，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，公司具備完整的生產(chǎn)能力，目前已擁有兩條自主研發(fā)的自動化生產(chǎn)線，年產(chǎn)量超1000萬只。隨著企業(yè)實力不斷壯大，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、手機及消費電子類等多個行業(yè)，并在業(yè)界樹立了良好的信譽與口碑。

審核編輯：湯梓紅