MEMS傳感器作為獲取信息的關鍵器件,對各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動作用,隨著電子技術的發展,MEMS的應用領域越來越廣泛,由最早的工業、軍用航空應用走向普通的民用和消費市場。
作為數字時代的感知層,MEMS傳感器已成為支撐萬物互聯、萬事智聯的重要基礎產業,其產業鏈分為:前端fabless 設計、ODM 代工晶圓廠生產、封裝測試和最終應用四大環節。隨著我國設計、制造、封測等多個環節的技術和工藝的逐步成熟,MEMS傳感器作為物理量連接半導體的產物在消費電子、汽車電子、工業控制、軍工、智能家居、智慧城市等領域得到了更為廣泛的應用。
根據Yole Development 的預測,2016-2020 年全球MEMS 傳感器市場將以13%年復合成長率增長,2020 年MEMS 傳感器市場將達到308億美元,前景極其廣闊。
在MEMS傳感器應用場景中,通常主要歸類為四大塊:消費電子、汽車電子、醫療服務以及工業領域。雖然,MEMS傳感器在消費電子、汽車電子和醫療三大應用場景中占據較大的市場份額(約86%),但隨著《中國制造2025》和十四五相關產業規劃發布實施,“智能制造”已經上升到國家意志層面,MEMS傳感器在工業控制相關產業方面,將大大推動工業領域更加邁向智能化。
MEMS傳感器在工業領域應用非常廣泛,工業生產各個環節都需要MEMS傳感器進行監測,并把數據反饋給控制中心,以便對出現異常節點進行及時干預,保證工業生產正常進行。可以說,MEMS傳感器讓工業自動化智能設備有了感知能力,在自動化生產過程中使用各種傳感器監視和控制各個參數,使設備工作在正常狀態或最佳狀態,并使產品達到最好的質量,并讓工作人員遠離生產線和設備,保證人身安全和健康。
工業類MEMS傳感器是根據材料的物理、化學、生物學的特性和規律設計而成的器件,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;
按半導體有關理論分類,可分為半導體力敏、熱敏、光敏、氣敏等固態傳感器;
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,可分為模擬式和數字式傳感器。模擬式傳感器的輸出信號為模擬量;數字式傳感器的輸出信號為數字量,便于與計算機連用,且抗干擾性強;
按構成分類,可分為基本型傳感器、組合型傳感器和應用型傳感器;
按作用形式分類,可分為主動型傳感器、被動型傳感器。
工業領域的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市場進軍,氣體/化學傳感器則有望受空氣質量檢測和安全需求驅動高速增長。加速度計可以用來監測工業設備的振動和旋轉速度,高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業機器人的導航和轉動提供精確的位置信息。
由于起步晚基礎弱,我國工業類MEMS傳感器和其他關鍵技術一樣,核心元器件技術嚴重缺失、創新能力弱,國內工業傳感器廠商主要在低端市場混戰廝殺,近年來逐步向中高端市場發力,但是高端市場仍被美國、德國、日本等外資企業長期占據。目前,隨著工業互聯網、大數據、物聯網等新一代信息技術的快速發展,我國高度重視MEMS傳感器等電子元器件產業發展,MEMS傳感器將在智慧工業時代大有可為。特別是在2021年1月29日,工信部發布了《基礎電子元器件產業發展行動計劃(2021-2023 年)》,提出要做強傳感類等元器件產業,夯實信息技術產業基礎,這對加快電子元器件及配套材料和設備儀器等基礎電子產業發展,特別是對工業類MEMS傳感器向小型化、集成化、網絡化、智能化等方面發展具有重要意義。
根據《2020年中國MEMS制造白皮書》數據顯示,中國已經成為全球MEMS傳感器市場發展最快的地區。2019年,我國MEMS傳感器市場規模達到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品生產基地,消耗了全球近二分之一的MEMS器件,但是MEMS元器件的國產化率卻相當低,不足30%。目前,由北京智芯傳感科技有限公司自主研發的微差壓氣體壓力傳感器ZXP8系列和防水型壓力傳感器ZXP4系列產品,走在了MEMS壓力傳感器國產化的前列。
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理電路封裝在雙氣嘴結構的管殼內,降低環境對輸出的影響。信號調理電路包含一個24-bit的Σ-Δ ADC,可以輸出高精度的數字壓力信號,所輸出的數據都經過充分的校準和溫度補償,標準的I2C數字 輸出更容易進行系統集成。該傳感器采用符合業界JEDEC標準的SOIC-16表貼封裝,在工業領域適用于消防余壓、氣流測量、壓力開關、氣動量規、安全柜、生命科學、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,采用當前先進的壓力傳感器技術和高集成、低功耗、高精度的數字信號處理技術,提供完整的壓力校準和溫度補償,獲得放大的模擬或數字輸出。
作為一家在MEMS壓力傳感器賽道上發展迅猛的企業,北京智芯傳感科技有限公司擁有多項自主研發專利,技術力量雄厚,核心研發人員均具有研究生及以上學歷,并具有多年MEMS相關領域從業經驗,公司具備完整的生產能力,目前已擁有兩條自主研發的自動化生產線,年產量超1000萬只。隨著企業實力不斷壯大,智芯傳感的MEMS壓力傳感器產品廣泛地應用在軍工、工業、汽車、摩托車、醫療、手機及消費電子類等多個行業,并在業界樹立了良好的信譽與口碑。
審核編輯:湯梓紅
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