如何才能真正地让MEMS技术“无处不在”？

似水流年

[paragraph]如何才能真正地让MEMS技术“无处不在”？
任何一项科学技术的发展，往往是起起伏伏，有高潮和低谷。技术都需要时间的印证，也需要产业的积累，MEMS技术就是一个经历过跌宕起伏的技术。从上个世纪七十年代开始，MEMS从传感器技术演变而来，逐渐形成了一个拥有智能“大脑”的微机电系统，应用也从军事逐渐拓展到了民用，如今，MEMS技术正在“无处不在”，成为一种标配级的半导体技术。
对于MEMS技术的普及和应用，ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉是非常看好它的前景。因为MEMS具有很好的性价比、高性能和低功耗，而且体积也小，MEMS系统的尺寸可以在毫米甚至是微米、纳米级别。这些特点和适用于医学、工业、汽车、航空以及位置服务等应用。在ADI中国25周年媒体技术日上，ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉给大家阐述了ADI无处不在的MEMS技术以及MEMS传感技术的应用趋势等，ADI的MEMS产品已经得到了广泛的应用。

                               
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ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉，ADI供图

MEMS技术“无处不在”
MEMS是一种集微传感器、信号处理、集成器件、通信等一体的系统，MEMS加速度计、微振子、MEMS光学传感器、压力传感器、陀螺仪等都融合了MEMS技术在里面。因为MEMS是一项综合性的技术，融合了电子、光学、材料、力学、化学和机械学等众多学科，所以在推进的过程中有很多难题，ADI公司强大的技术实力和创新正是客户这些难题的关键。ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉表示，MEMS技术是无处不在的，我们每天都会接触到很多MEMS相关的产品，如手机里有很多MEMS加速器，它的作用是进行转屏处理，当车开进隧道时，MEMS技术可以给车进行导航，车载里的安全气囊也是利用MEMS进行车身平稳控制等，自动驾驶、手机定位、车辆监管、精准农业、城市停车、测量测绘、机场站坪、桥梁监测、港口装卸、边坡监测这些应用场景都是MEMS技术最常用的。
MEMS系统在国民经济中有着很重要的应用，随着智能产品的推进，MEMS在智能化上也有自己的优势，ADI的MEMS技术的优势是什么，对此，ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉表示，随着海量的定位需求增加，卫导离不开惯导，我国的北斗卫星将在2020年完成基本全球的布局，国内可以利用北斗实现高精度位置服务。ADI的技术将得到更加广泛的应用，将海量位置需求连到网络就需要惯性导航。如今北斗最小的导航精度是误差2．5到5米，对很多应用而言，这样的精度远远不够，这时需要借助MEMS技术的辅助，来提高卫星的导航精度。卫星导航非常实用，但是有个天生的不足，就是信号穿过对流层有折射误差，这样的定位精度是不够准的，对车载应用而言，不允许有这么大的误差。当车开进隧道或停车场，卫星信号中断的时候，车只能利用惯导导航，也就是MEMS技术。
无人驾驶是目前最火的一个应用之一，而行车定位是无人驾驶必须配置的一项技术，在复杂的行车环境里面，MEMS技术和卫星导航是相辅相成的。MEMS惯性传感器有低精度的惯性传感器，也有中级的惯性传感器，还有高精度的惯性传感器，应用场景不一。无人车使用的一般是中低级的惯性传感器，特点是更新频率高。惯性传感器是检测加速度与旋转运动的高频传感器，对惯性传感器数据进行处理后可以实时得出车辆的位移与转动信息，但惯性传感器自身也有偏差与噪音等问题影响结果。惯性传感器有传感器、信号调理、各种各样的温度补偿校准等，ADI的MEMS技术融合了这些东西。2019年11月，ADI刚刚发布了器件级大小的惯性传感器。“我们要做的是高精度定位，同时做海量市场，大家可能对这种性价比有要求，希望性能好，能够给到长时间定位和精度，现在需要小体积、低成本，ADI的S1650X系列惯性传感器就是针对这个市场。”ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉对媒体编辑说道。
ADI有非常好的探测引力波，各种各样的ADC、处理器，公司给客户提供一个完整的解决方案。ADI的惯性传感器里用的是内核传感器，它的振动抑制特性非常好，如在车里，可以检测车的转动角度，车航向偏差，农业无人机上就有很多ADI的惯性传感器。ADI内部采用的是差分结构，做到了非常好的振动抑制特性，包括无人机、农业拖拉机、自动驾驶等应用，可以减少产品的颠簸。
现在传感器的趋势是智能传感器，很多传感器有很多集成式的智能节点，这就需要更小、低成本、低功耗的MEMS传感器，在机器体检、预测、信息处理上，它都是必不可少的。要提升传感器的测量精度，那么传感器要足够敏感，这时噪声密度就非常低。ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉提到，目前的ADXL100X系列恰好实现了这样的技术突破，频率已经可以做到45KHz，有效带宽做到30KHz，噪声可以做到25dB，在业内遥遥领先。
在桥梁应用里面，MEMS传感器有着非常低的频率，这对于监测而言是很重要的，压电传感器很难做到这么低。ADI有非常深厚的系统技术积累，可以把MEMS传感器集成到各种信号里调理，提供一个完整振动解决方案，满足客户需求。MEMS传感器还有一个应用是地震预警，过去的地震监测设备都是低密度布置的，现在实现预警，靠的是大数据。采用低密度专业地震设备和高密度辅助地震设备，通过MEMS加速度计实现预警。加速度计必须具备低噪声和低功耗。
地震有不同等级，等级越低，振动幅度越小，这个很直观振动幅度小必须有足够低的噪声才能分辨足够小的等级。还有大量铺出去的点很多是电池供电的，你也不知道地震什么时候发生，只能让它不断工作，所以传感器必须要有足够的低功耗，如果这两个综合考虑到一起，ADXL355绝对是市场上的首选。在燃气表里，已经有客户成功应用，检测到五级强震，燃气表可以自动切断，防止二次灾害的发生。
最后，ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉表示，ADI是业界最早把MEMS技术实现商用的公司，1987年就开始做，1991年实现了用MEMS替代传统的气泡里，2019年ADI又发明了CLHP惯性传感器。随着北斗、5G产业的发展，大量的位置服务将让ADI的MEMS技术大放异彩。

小鑫鑫

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