低价平板电脑引燃六轴MEMS传感器战火
2012-08-11 20:26:38 来源：微迷 评论：0 点击：
从各家MEMS公司纷纷推出六轴MEMS器件的迹象不难发现，移动设备导入各种惯性传感器已是大势所趋，尤其是可兼容多元感测功能的MEMS组合传感器设计更将成为未来主流。
整合三轴加速度计与三轴陀螺仪的六轴MEMS器件如雨后春笋般，正快速普及移动设备市场。诸如意法半导体（ST）、应美盛（InvenSense）与博世（Bosch Sensortec）等公司，皆纷纷迈向多轴设计趋势，竞相推出六轴MEMS组合传感器，期待以高集成度、高效能、低成本、小体积等优势扩大MEMS市场商机。
研究机构Yole Developpement预估，2012~2017年，MEMS市场出货量及营收的年复合成长率将分别达到20%和13%；至2017年时产值将达210亿美元。其中，加速度计与陀螺仪等惯性传感器正加速普及于平板电脑与智能手机中，出货成长的力道最大，推动各公司营收增长。
有鉴于市场需求畅旺，意法半导体正全力提升MEMS产能。特别是各种新款低价平板将陆续在下半年登场，势将带动加速度计、陀螺仪、电子罗盘、压力传感器与MEMS麦克风等元件出货量向上攀升。因此，意法半导体的日产能已从去年9月的一百五十万颗，扩大三百万颗，以因应市场需求。
低价平板需求飙ST MEMS日产能翻倍
意法半导体营销经理郁正德表示，随着平板电脑价格越来越低，市场渗透率也急剧窜升。特别是中国大陆、印度等新兴市场对于99~250美元之间的平板价位接受度较高，将有利于扩大整体平板电脑市场产值，并带动MEMS、电源IC和面板等相关零器件需求。
其中，关乎用户体验的MEMS传感器，受惠平板价格日趋下滑，规格却日渐提升，出货量比起过往已大幅增长。郁正德进一步指出，平板制造商为满足使用者更多感测体验，已从过往只导入加速度计与陀螺仪，转变为将电子罗盘、压力传感器等器件均列为标准配备，因而助长MEMS传感器出货量。
值得注意的是，随着移动设备采用的MEMS数量逐渐增加，占位面积与功耗弊病也随之衍生。因此，可解决上述问题的高度集成的MEMS市场商机已开始浮现。郁正德认为，集成加速度计与陀螺仪的六轴MEMS传感器，不仅制造成本较低，且符合移动设备轻薄设计的趋势，将成为今年MEMS公司产品布局的一大重点。
为顺应该趋势，意法半导体也推出六轴组合传感器：LSM330。除整合该公司新款三轴加速度计与三轴陀螺仪外，还加入两个嵌入式有限状态机（Finite State Machine），透过这两个可编程电路，能在模组内部实现客制化动作识别功能。
郁正德补充，可编程状态机能让组合传感器识别特定的动作或手势，并启动相关程式或应用，例如用特定的手势移动手机，可打增强现实功能，查看附近的物体或地标。在MEMS传感器内整合该功能，有助于移动设备降低耗电量，并为系统设计人员带来更多的设计自由度和灵活性。
此外，集成加速度计、陀螺仪与磁力计等三种器件的九轴MEMS组合传感器，亦逐渐受到市场重视。郁正德分析，过去九轴MEMS元件囿于整合技术未臻完备，且磁力计易受电磁干扰，以及成本过高等挑战，市场发展并不顺遂。然而，现今九轴MEMS传感器已可微缩至4mm×4mm，有助减少干扰发生，且价格也因经济规模成形而降低，市场潜力不容小觑。
据了解，意法半导体全球共有六座工厂正全力生产MEMS器件，目前日产能约为三百万颗，年底时将扩增为四百万颗。郁正德强调，产能的扩张，除了持续看好MEMS市场未来需求不坠外，也代表着意法半导体可透过以量制价的方式，提供客户更具价格竞争力的解决方案。
根据研究机构IHS iSuppli指出，目前各家MEMS供应商都已皆积极扩产中，以因应不断升温的移动设备市场需求，但却同时也造成器件价格快速跌落；现今单一MEMS器件已不到1美元，对于主打低价的移动设备而言，导入各式各样的MEMS已非难事，MEMS市场渗透率也因此将持续扩大。
事实上，为提升移动设备更佳的用户体验，多轴MEMS解决方案已成为各家业者势在必行的设计新趋势。其中，InvenSense正积极透过其六轴MEMS产品：MPU-6050抢攻平板市场，并已获Google Nexus 7采用，宣告六轴MEMS将正式成为低价平板标配之一。
InvenSense拔头筹 打进Nexus 7供应链
过往在低价平板电脑中，无论是加速度计或陀螺仪等常见传感器，通常为节省成本、加速系统设计，皆采用制程与良率相当成熟的独立式MEMS，而非采用技术较高的MEMS组合传感器。然而，现今MEMS制程与良率比起过往已显著提升，多轴MEMS不仅价格已比独立器件便宜，且系统设计的时间依旧不受影响，驱使市场对MEMS的需求开始改变。
有鉴于此，InvenSense六轴MEMS：MPU-6050已于低价平板市场传来捷报，且随着Nexus 7持续在欧美市场畅销后，该公司MEMS的出货量亦可望水涨船高，进而扩大整体营收。
据了解，MPU-6050集成三轴陀螺仪与三轴加速度计于同一芯片上，内建可处理复杂的运动感测融合算法的数位运动感测处理器（Digital Motion Processor, DMP），该MEMS组合传感器所含的运动感测融合算法，还可连接外部的磁力计，使器件得以收集全部的运动感测数据，并且与前一代MPU-3000系列的接脚与引线相同，提供设计人员简单的升级路径，易于安装在空间受限的印刷电路板上。
另一方面，InvenSense早在今年2012消费性电子展上，即展出了含有动作感测融合演算技术的九轴MPU-9150产品系列。此一九轴MEMS为整合三轴陀螺仪、三轴加速度计与三轴磁力计的高集成度MEMS，以4mm×4mm×1mm的小型封装，实现最高整合的九轴运动感测解决方案，可将原始加速度计、陀螺仪和磁力计的输出值融合成单一感测器件融合演算技术资料流程，协助设计人员轻松将运动感测界面功能运用到软件应用中。
事实上，InvenSense规模虽无法与意法半导体、Bosch Sensortec等大型MEMS供应商相比，但该公司与NVIDIA关系良好，其MEMS器件往往搭配NVIDIA应用处理器一起出货。现今市场上已有超过一百款采用InvenSense方案的移动设备，且全球主要的智能手机/平板电脑制造商中，皆有使用MPU-3050及其系统架构，显见InvenSense在整个非苹产品的市场已占有重要地位。
除意法半导体与InvenSense皆已推出六轴MEMS组合传感器积极抢攻市场外，在汽车MEMS市场上领先的Bosch Sensortec亦不甘示弱，同样发布集成加速度计与陀螺仪的六轴MEMS产品：BMI055，并瞄准消费性电子市场，以期进一步扩大MEMS业务。
抢推六轴MEMS方案 Bosch Sensortec跨大步
为抢占移动设备多轴MEMS的市场商机，Bosch Sensortec的BMI055可满足消费性电子六轴应用系统的需求，诸如游戏机、智能手机与平板电脑所使用的游戏应用，提升用户体验。
此外，对设计人员而言，6自由度应用系统一站式解决方案的问世绝对是好消息，因为可一次获取如加速度计和陀螺仪数据。BMI055是LGA封装，尺寸为3.0mm ×4.5mm×0.95mm。高度整合的特性优势，可为原始设备制造商减少整体物料清单成本，同时因为器件数量减少，进而可简化组装程序与系统设计时间。
除BMI055外，Bosch Sensortec也提供一项六轴MEMS专用的软件解决方案，该解决方案结合加速度计与陀螺仪的测量资料，提供最佳化资料组给各种不同目标应用系统，如果再搭配上外部的磁力计，该软件甚至可协助完成九轴应用系统的设计。
尽管Bosch Sensortec多轴MEMS在消费性电子市场的发展无法与其车用MEMS市场相提并论，但该公司高度垂直整合的优势可进一步降低MEMS制造成本，为其增加市场竞争力。
郁正德进一步分析，Bosch Sensortec与意法半导体皆拥有自有的8寸晶圆厂，因此价格上，将比委外晶圆代工厂的MEMS业者还更具优势，且关键技术亦不容易外流。
综上所述，从各家MEMS公司纷纷推出六轴MEMS器件的迹象不难发现，移动设备导入各种惯性传感器已是大势所趋，尤其是可兼容多元感测功能的MEMS组合传感器设计更将成为未来主流。对于低价智能手机、低价平板电脑而言，多轴MEMS不但不会造成过高的成本负担，还能提供使用者更多元的感测应用，提升产品更多附加价值，为消费者、厂商创造双赢的局面。