在最近于美國加州舉行的年度微機電產業(yè)高峰會（MEMS Executive Congress 2015）上，來自英國的業(yè)者Cambridge CMOS Sensors展示了號稱全球第一款為智慧型手機量身打造的氣體感測器，該MEMS-CMOS晶片尺寸僅1mm2，而且成本低廉、可望大量普及應用──這也是第一次有新類型的MEMS感測器在智慧型手機領域擊敗蘋果（Apple）。

　　Cambridge也宣布該公司已經贏得來自中國業(yè)者K-Free Wireless的首個設計案；K-Free是白牌智慧型手機制造商，為電信營運商生產貼牌手機。Cambridge的產品總監(jiān)Jess Brown表示，“我們也很希望能進駐蘋果（Apple） iPhone，而我們也有英國的潛在客戶──在當地有一些密閉空間存在危險氣體積聚的問題。”

　　Cambridge的MEMS-CMOS氣體感測器晶片尺寸僅1mm2

　　K- Free手機設計案能勝過Apple之處，就在于采用Cambridge的全數位架構MEMS-CMOS感測器CCS811；Brown表示，該元件能被配置為可感測揮發(fā)性有機化合物（volatile organic compounds，VOC），例如廉價的加熱器產生之一氧化碳，廉價家具產生的甲醛（formaldehyde），甚至還能作為警察取締酒駕的呼吸測試器。

　　K-Free為中國電信業(yè)者生產的貼牌手機，將配備Cambridge的MEMS-CMOS氣體感測器，鎖定對危害健康之空氣污染的檢測應用

　　針對其他應用市場，全數位的CCS811感測器能被配置為采用不同的頂部金屬氧化物或過濾器，僅用以偵測二氧化碳、乙醇（ethanol）或其他有害氣體；此外該感測器也能用來量測戶外空氣品質，包括北京、洛杉磯等城市的二氧化氮。

　　Brown表示：“它能告訴妳何時該打開窗戶通風；研究顯示，盡管是非常少量的揮發(fā)性有機化合物，也會讓人在做決策時的效率出現61%的低落?！彼a充指出，MEMS-CMOS氣體感測器的最大優(yōu)勢，在于能跟著國際半導體技術藍圖（ITRS）的步伐不斷微縮。

　　氣體感測器的原理

　　該氣體感測器的最頂端是一層金屬氧化物（例如偵測揮發(fā)性有機化合物的錫氧化物），其下方有金（gold）觸點，可量測金屬氧化物的電阻；在金導線之下的是一個微小的加熱板，會為整個元件加熱，因此改變頂層的電阻值──與（透過孔洞）接觸感測器的氣體成正比。

　　Cambridge的MEMS-CMOS氣體感測器結構

　　然后該數位感測器利用Silicon Labs的8051微控制器（與感測器在同一個封裝中），來量測金電極之間的電阻，并即時緩沖其變化；當它超過一個既定水準，一個中斷警報就會被發(fā)送到智慧型手機的應用處理器（或是應用處理器會周期性輪詢8051控制器清空緩沖記憶體，并繪制例如空氣品質的PPM記錄圖等，看應用程式如何執(zhí)行）。

　　該種感測器的電池壽命可長達五年，僅需使用小型的鋰電池；結合感測器與微控制器的封裝元件尺寸為2.7mm×4.0mm×0.6mm，配備I2S介面、耗電低于1.2mW，閑置模式時的耗電量甚至低于6μW。

　　Cambridge 先前曾推出類比版本的感測器，需要OEM客戶添加自己的微控制器，或是借用應用處理器的寶貴資源來啟動微型加熱板、量測金電極之間的電阻并分析結果；而新版的CCS811數位感測器，則可望讓氣體感測器進軍數十億臺的大眾市場智慧型手機、可穿戴式裝置與物聯網（IoT）設備。

　　成立于2008年的Cambridge CMOS Sensors花了六年時間開發(fā)出類比版本的氣體感測器，但最新的數位版產品則只花了一年的時間；接下來他們將在同一個封裝中整合多個CCS811感測器晶片，以支援更多種類的氣體感測。

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