你知道智能手環是如何進行步數統計，從而計算你的運動消耗的嗎？

你知道人們是如何通過物聯網監測森林野火，從而減緩全球變暖的嗎？

你知道安全氣囊是如何準確判斷彈出時機，從而挽救千萬人生命的嗎？

其實這一切背后的大功臣，只是一顆小小的MEMS傳感器。

MEMS的全稱是微型電子機械系統（Micro-Electro-Mechanical System），是集微傳感器、微執行器、微機械結構、微電源微能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統。而MEMS傳感器就是在微電子和微機械加工技術基礎上，根據各種需求結合電子、機械、材料、物理學、化學、生物學、醫學等多種學科與技術制造出來的新型傳感器。

這些傳感器的內部結構甚至比頭發絲還要細，它們可以將微觀運動轉化為電信號，在進行簡單的處理后，把信號傳輸給不同的控制器。它們讓電子系統像器官一樣學會看、聽、聞和感覺，可以說，它們就是“機器的感官”。

博世MEMS歷史

早在1970年，博世就開始了MEMS在發動機管理系統中壓力傳感器應用的嘗試與研究。經過長時間的技術積淀，在1992年，博世的科學家們初步研發出一種可以在硅片上進行高精度蝕刻的技術工藝并提交了專利申請。終于在1994年，這項專利正式獲批，這種技術工藝就是深層反應離子蝕刻技術（DRIE）。憑借其極高的精度，我們可以在硅片上生成幾乎任何幾何形狀的結構。它的誕生是MEMS傳感器研發生產里程碑式的突破，它使得工程師能夠縮小傳感器的尺寸，并在提高精度的同時極大地降低了成本，成為了博世建立微機電系統（MEMS）傳感器業務的基礎。因此，DRIE也被稱為“博世工藝”，博世將這一工藝授權給其他半導體廠商，成為了微電子領域的全球標準。

1995年，在“博世工藝”的助力下，博世加速推進車用MEMS傳感器的研發進程，首款用于發動機管理的壓力傳感器投入量產，為現代移動技術的進一步發展鋪平道路。1998年，博世推出了首款用于ESP電子車身穩定系統的MEMS偏航率傳感器。隨著駕駛輔助技術的發展和成熟，ESP逐漸成為汽車中的標準配置。研究表明，這樣的系統每年可以挽救1萬多條生命，而 MEMS傳感器就是這背后不為人知的大功臣。

MEMS傳感器工作原理和應用

看到這，你可能會提出這樣的疑問：這個小小的MEMS傳感器究竟是如何拯救生命的呢？

讓我們把鏡頭放大，再放大，把目光轉向這個“大功臣”的內部，仔細地看看它的結構。

以應用在安全氣囊系統中的博世高加速度傳感器SMA7xy為例，我們能看到，這個小小的傳感器主要分為兩個部分：左側是微機械構成的梳狀結構，右側是信號處理器。其實，這個梳狀結構就是MEMS傳感器感知加速度的關鍵所在。在這個“小梳子”里，左右兩側的極板是固定的，而中間的“王”字形結構即質量塊的兩端連接著彈簧，是可活動的。在車輛行駛的過程中，當加速度在特定方向作用時，質量塊會隨著加速度的變化在極板間來回運動，這就引起了質量塊和極板之間電容的改變。所有電容的變化都會被記錄下來，從梳狀結構傳遞給信號處理器。通過電容的變化，處理器就能得出對應的加速度，并將信號進一步傳遞給控制系統，從而下達相應的指令。

和加速度傳感器一樣，不同類型的MEMS傳感器都是通過不同的微機械結構，并根據需求結合各種學科技術來實現各種感知功能。它們憑借微小的身材和精細的感知，被應用在各種各樣的汽車系統中。例如應用在自動駕駛系統的博世高性能慣性傳感器SMU2xy，應用在發動機控制系統中的博世大氣壓力傳感器SMP581，應用在導航系統中的博世組合慣性傳感器SMI230以及應用在主動懸架系統中的博世低加速度傳感器SMA73x等等。今天，每一輛現代汽車平均包含五個博世MEMS傳感器。

除了車用領域，博世還發現了MEMS傳感器在其他應用中不斷增長的潛力，尤其是在消費電子產品中。2005年，博世成立了博世傳感技術有限公司，開始在新品層出不窮的消費電子市場中開疆拓土。博世的MEMS傳感器也被應用在智能手機和例如智能手表、健身臂帶和智能眼鏡等可穿戴設備中，用來感知和評估海量的信息。現在，在全球范圍內，每一秒鐘都有智能手機正在使用博世MEMS傳感器。

博世是全球領先的MEMS供應商

自MEMS問世以來，博世一直走在MEMS技術前沿，被全球知名咨詢機構IHS Technology和Yole Développement認證為全球領先MEMS供應商。

自1995年開始生產以來，博世已經生產了超過100億顆MEMS傳感器。現在，博世每天生產超過400萬個MEMS傳感器。在前沿技術與工藝的基礎上，博世持續推動技術創新，不斷地減少尺寸、重量、功耗和成本。目前，博世始終具備著最好的MEMS創新能力，擁有以及申請了超過1000項MEMS技術專利。在剛開始生產MEMS傳感器時，首款加速度傳感器的邊緣長度為133毫米。而如今，博世產品組合中最小的MEMS傳感器的邊緣長度僅為1.56毫米，比一個針頭還要小，80多個這樣的微芯片可以平鋪在一個拇指指甲上。這表明了在約25年內，傳感器尺寸縮小了85倍。

博世對MEMS的研究涵蓋了整個價值鏈——從生產工藝的開發、MEMS傳感器研發設計，到生產、封裝、測試和銷售，這使得博世對這些微型的技術奇跡和它們的復雜的功能研發和實現有著深刻的了解。未來，博世也將致力創新，持續革新技術和產品，用“博世工藝”進一步塑造明日的智能出行和智慧生活。

原文標題：半導體 | 用“博世工藝”孕育“機器感官”

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