根據(jù)市場(chǎng)研究數(shù)據(jù)，MEMS壓力傳感器市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)到25.1億美元，并在2029年攀升至33.9億美元，預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長率為6.20%。工業(yè)自動(dòng)化以及對(duì)微型消費(fèi)設(shè)備（如可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備）的需求顯著推動(dòng)了這一市場(chǎng)的增長。
近年來，MEMS壓力傳感器的研究深入和技術(shù)進(jìn)步，使其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。作為智能傳感器的核心制造技術(shù)之一，微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)（MEMS）在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，包括汽車、醫(yī)療、航空航天和消費(fèi)電子等。這一趨勢(shì)將繼續(xù)推動(dòng)市場(chǎng)的快速發(fā)展。
在安徽省蚌埠市舉辦的第六屆中國（蚌埠）MEMS智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)上，專家們深入探討了MEMS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來前景。賽迪顧問副總裁李珂在會(huì)上發(fā)布了《2024中國MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展與十大高質(zhì)量傳感器園區(qū)報(bào)告》，強(qiáng)調(diào)了MEMS技術(shù)在各個(gè)行業(yè)中的重要性。
安培龍公司近期在接受調(diào)研時(shí)表示，預(yù)計(jì)在2024年，MEMS壓力傳感器業(yè)務(wù)將成為公司最重要的增長引擎。該公司還表示，其陶瓷電容式壓力傳感器業(yè)務(wù)和MEMS壓力傳感器業(yè)務(wù)將為整體營收增長作出重大貢獻(xiàn)。
金天弘科技（北京）有限公司推出的JHQ680硅電容式壓力傳感器，憑借其高精度、穩(wěn)定性和可靠性，成為眾多工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的理想選擇。JHQ680采用先進(jìn)的MEMS技術(shù)，能夠在極端條件下提供卓越的性能，適用于各種壓力測(cè)量需求。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心的報(bào)告，2023年全球MEMS壓力傳感器市場(chǎng)規(guī)模已接近25億美元。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2024年，這一數(shù)字將進(jìn)一步增長。中商產(chǎn)業(yè)研究院分析師預(yù)測(cè)，2024年中國壓力傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到736.7億元。
在中國，MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷前所未有的發(fā)展。根據(jù)我國發(fā)布的國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃，傳感器與高端芯片、操作系統(tǒng)、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)被列入科技前沿關(guān)鍵核心技術(shù)名單。MEMS技術(shù)作為智能傳感器的核心制造技術(shù)之一，正在迅速發(fā)展。
MEMS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)到168.1億美元，并在2029年增長至251.9億美元，預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長率為8.43%。這一增長主要得益于從汽車到消費(fèi)電子產(chǎn)品等多種應(yīng)用對(duì)MEMS的需求不斷增加。
隨著物聯(lián)網(wǎng)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的日益普及，以及對(duì)智能消費(fèi)電子產(chǎn)品和可穿戴設(shè)備需求的不斷增長，MEMS傳感器市場(chǎng)將繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長。行業(yè)專家認(rèn)為，未來幾年內(nèi)，MEMS技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，并推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)展。
MEMS壓力傳感器市場(chǎng)正處于快速增長階段，各種新技術(shù)和新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，推動(dòng)了市場(chǎng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大。未來幾年，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和市場(chǎng)需求的增加，MEMS壓力傳感器市場(chǎng)將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。
通過上述綜述，我們可以看到MEMS壓力傳感器市場(chǎng)在未來幾年的發(fā)展前景非常廣闊。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，MEMS壓力傳感器將在更多領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。
]]>MEMS系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)，能夠進(jìn)行大批量生產(chǎn)。其尺寸通常在幾毫米乃至更小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精細(xì)程度達(dá)到微米甚至納米量級(jí)。例如，常見的MEMS產(chǎn)品尺寸可能僅為3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。
在MEMS傳感器中，關(guān)鍵的芯片包括MEMS芯片和ASIC芯片。MEMS芯片負(fù)責(zé)感知外部信號(hào)，并將測(cè)量量轉(zhuǎn)換為電阻、電容等信號(hào)變化；而ASIC芯片則負(fù)責(zé)將這些電容、電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和放大等功能。
與傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器相比，MEMS傳感器具有顯著的優(yōu)勢(shì)：體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高，并且非常適合批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化。在微米量級(jí)的特征尺寸下，MEMS傳感器能夠完成傳統(tǒng)機(jī)械傳感器無法實(shí)現(xiàn)的功能。因此，MEMS傳感器正在逐步取代傳統(tǒng)機(jī)械傳感器的主導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車工業(yè)、航空航天、機(jī)械、化工及醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域。
一、MEMS傳感器的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域
MEMS傳感器以其多樣化的種類，廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域的信號(hào)探測(cè)。常見的MEMS傳感器包括加速度傳感器、慣性傳感器、壓力傳感器、MEMS陀螺儀以及MEMS麥克風(fēng)等。目前，MEMS傳感器在多個(gè)領(lǐng)域中占據(jù)重要地位，其中消費(fèi)電子領(lǐng)域占比最高，達(dá)到41.8%，其次是醫(yī)療領(lǐng)域，占比28.1%，汽車電子領(lǐng)域占比16.7%，工業(yè)領(lǐng)域占比9.1%。
MEMS壓力傳感器是應(yīng)用最為廣泛的MEMS傳感器之一，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、航空航天、汽車、生物醫(yī)藥以及工藝控制等領(lǐng)域。根據(jù)壓力探測(cè)方式的不同，MEMS壓力傳感器可分為壓阻式、電容式、諧振傳感等類型，其中壓阻式和電容式最為常用，這兩種傳感器的技術(shù)也在不斷迭代更新。
為了解決微壓MEMS傳感器中測(cè)量敏感性與線性度之間的矛盾，提高微壓傳感器的測(cè)量精度，一種新型的FBBM結(jié)構(gòu)被開發(fā)出來。該結(jié)構(gòu)包含四個(gè)短梁和一個(gè)位于中心的方形凸塊，通過減少傳感膜的結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)程度，有效降低了壓力的非線性，并提高了壓阻靈敏度，從而顯著提升了微壓MEMS傳感器的精度。
二、不同MEMS傳感器的特性對(duì)比
MEMS傳感器的種類繁多，每種傳感器因其測(cè)量外部信號(hào)的特性不同，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上存在顯著差異。MEMS慣性傳感器主要用于檢測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通常需要固定在載體上以監(jiān)測(cè)其運(yùn)動(dòng)，因此多采用密封式封裝。相比之下，壓力傳感器、光學(xué)傳感器和聲學(xué)傳感器則需要直接接觸被測(cè)量的介質(zhì)，因此它們通常采用開放式封裝，并且需要根據(jù)使用環(huán)境設(shè)計(jì)有利于捕捉信號(hào)的敏感單元表面結(jié)構(gòu)。
MEMS慣性傳感器在應(yīng)用領(lǐng)域上相對(duì)廣泛，不僅在高可靠性領(lǐng)域，如航空航天，而且在工業(yè)和消費(fèi)電子領(lǐng)域也有豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)傳感器的性能、成本、功耗和體積有著不同的要求。與在工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域廣泛使用的聲學(xué)傳感器、環(huán)境傳感器等相比，高性能的MEMS慣性傳感器更多地應(yīng)用于高可靠性領(lǐng)域，這些領(lǐng)域在復(fù)雜環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品性能要求極高，因此對(duì)產(chǎn)品的可靠性提出了更為嚴(yán)格的要求，技術(shù)門檻相對(duì)較高。
三、MEMS傳感器發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
盡管國內(nèi)MEMS技術(shù)研究起步較晚，直到20世紀(jì)80年代末才被列為國家重點(diǎn)研究項(xiàng)目，但經(jīng)過近三十年的不懈努力，國產(chǎn)MEMS技術(shù)已取得顯著進(jìn)展，并在市場(chǎng)應(yīng)用方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。以MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)為例，全球四大主導(dǎo)企業(yè)中，有兩家來自中國——歌爾股份和瑞聲科技，它們正積極挑戰(zhàn)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者樓氏電子的地位，展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。
隨著消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)MEMS產(chǎn)品的需求日益迫切，MEMS市場(chǎng)猶如一片干涸的池塘，亟待更多活水的注入。
然而，制造MEMS器件不僅需要成熟且多樣化的工藝技術(shù)，還必須擁有充足的產(chǎn)線以保證產(chǎn)能。目前，國內(nèi)能夠提供專業(yè)MEMS代工服務(wù)的企業(yè)包括中芯國際、無錫華潤上華、上海先進(jìn)等，它們能夠滿足代工產(chǎn)能和良率的要求。然而，其他大多數(shù)國內(nèi)MEMS代工企業(yè)尚未積累足夠的工藝技術(shù)儲(chǔ)備和大規(guī)模市場(chǎng)驗(yàn)證反饋的經(jīng)驗(yàn)，加工工藝的一致性和可重復(fù)性也未能滿足設(shè)計(jì)需求，產(chǎn)品的良率和可靠性更是難以達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。
在這種背景下，設(shè)計(jì)公司往往不得不選擇與國外成熟的代工廠合作，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。而在后端的封裝測(cè)試環(huán)節(jié)，情況則相對(duì)樂觀，南通富士通、晶方半導(dǎo)體、華天科技、長電科技、通富微電等企業(yè)能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的要求。
四、MEMS傳感器的發(fā)展前景
隨著國產(chǎn)MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，MEMS技術(shù)將傳感器“芯片化”的能力已獲得廣泛認(rèn)可。在探討國產(chǎn)傳感器的發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，除了集成化、小型化和智能化等傳統(tǒng)方向，“MEMS化”也成為了一個(gè)新的關(guān)鍵詞。設(shè)備的小型化和低功耗是未來MEMS傳感器行業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，MEMS傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景將變得更加多元化。
MEMS傳感器作為人工智能的重要底層硬件之一，其收集的數(shù)據(jù)的豐富性和精準(zhǔn)性直接關(guān)系到人工智能功能的完善程度。未來，智能家居、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能城市、機(jī)器人等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)镸EMS傳感器行業(yè)帶來巨大的市場(chǎng)潛力。隨著技術(shù)水平的不斷提升，市場(chǎng)對(duì)“小而智能”的傳感器需求日益增長，特別是在物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的推動(dòng)下，MEMS傳感器的應(yīng)用前景將更加廣闊。
]]>MEMS陀螺儀通?；诳评飱W利效應(yīng)（Coriolis Effect）工作。當(dāng)一個(gè)物體在旋轉(zhuǎn)的參考系中移動(dòng)時(shí)，它會(huì)感受到一個(gè)垂直于其運(yùn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)軸的力，這個(gè)力就是科里奧利力。MEMS陀螺儀通過檢測(cè)這個(gè)力來測(cè)量角速度。
MEMS陀螺儀的結(jié)構(gòu)通常包括以下幾個(gè)部分：
MEMS陀螺儀的應(yīng)用非常廣泛，包括但不限于：
MEMS陀螺儀的發(fā)展極大地推動(dòng)了傳感器技術(shù)的進(jìn)步，使得精確測(cè)量和控制變得更加便捷和經(jīng)濟(jì)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，MEMS陀螺儀的性能和應(yīng)用范圍還將繼續(xù)擴(kuò)大。
]]>MEMS傳感器應(yīng)用于那些領(lǐng)域？
1.應(yīng)用于醫(yī)療
MEMS傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用之一是進(jìn)行無創(chuàng)胎心檢測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于準(zhǔn)確測(cè)量胎兒心率至關(guān)重要，因?yàn)樘旱男穆释ǔＴ诿糠昼?20至160次之間，傳統(tǒng)的聽診器或僅具有放大功能的超聲多普勒儀難以精確計(jì)數(shù)。雖然具備數(shù)字顯示功能的超聲多普勒胎心監(jiān)護(hù)儀在技術(shù)上更為先進(jìn)，但其高昂的價(jià)格限制了其在少數(shù)大型醫(yī)院的應(yīng)用，使得中、小型醫(yī)院及廣大農(nóng)村地區(qū)難以普及。此外，超聲波對(duì)胎兒的影響屬于有損探測(cè)，不適宜頻繁或重復(fù)檢查，也不適合家庭使用。因此，MEMS傳感器的引入為這一領(lǐng)域帶來了新的解決方案，其微型化和精確性為無創(chuàng)胎心檢測(cè)提供了更為安全、便捷的選擇。
2.應(yīng)用在汽車電子
MEMS壓力傳感器廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)，主要用于監(jiān)測(cè)氣囊壓力、燃油壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力、進(jìn)氣管道壓力以及輪胎壓力。這些傳感器采用單晶硅作為基材，利用MEMS技術(shù)在其內(nèi)部制造出力敏膜片，并在膜片上通過擴(kuò)散雜質(zhì)形成四個(gè)應(yīng)變電阻，進(jìn)而通過惠斯頓電橋電路實(shí)現(xiàn)高靈敏度的壓力檢測(cè)。車用MEMS壓力傳感器的常見類型包括電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式和聲表面波式等。
另一方面，MEMS加速度計(jì)基于牛頓的經(jīng)典力學(xué)定律，通常由懸掛系統(tǒng)和檢測(cè)質(zhì)量組成，通過微硅質(zhì)量塊的偏移來檢測(cè)加速度。這種傳感器廣泛應(yīng)用于汽車安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等。MEMS加速度計(jì)的類型多樣，包括電容式、壓阻式、壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等，其中電容式MEMS加速度計(jì)因其高靈敏度和極小的溫度敏感性而成為市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。
微陀螺儀，作為角速率傳感器，主要用于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的GPS信號(hào)補(bǔ)償和底盤控制。常見的微陀螺儀類型有振動(dòng)式和轉(zhuǎn)子式，其中振動(dòng)陀螺儀最為常見。它利用單晶硅或多晶硅的振動(dòng)質(zhì)量塊在基座旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)來感測(cè)角速度。在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，系統(tǒng)通過陀螺儀測(cè)量角速度來判斷方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)是否到位，并通過主動(dòng)控制內(nèi)側(cè)或外側(cè)車輪的制動(dòng)來防止車輛偏離車道。通常，微陀螺儀與低加速度計(jì)結(jié)合使用，共同構(gòu)成車輛的主動(dòng)控制系統(tǒng)。
3.應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)
在運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練中，MEMS傳感器被廣泛應(yīng)用于3D人體運(yùn)動(dòng)測(cè)量，精確記錄每一個(gè)動(dòng)作的細(xì)節(jié)。教練們通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的深入分析和反復(fù)比較，能夠有效地指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員改進(jìn)技術(shù)，從而提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。隨著MEMS技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些傳感器的價(jià)格預(yù)計(jì)將逐漸降低，使得它們不僅在專業(yè)訓(xùn)練領(lǐng)域，也能在大眾健身場(chǎng)所得到廣泛應(yīng)用。
在滑雪運(yùn)動(dòng)中，結(jié)合壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀和GPS的3D運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)，為滑雪者提供了極其精確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。這不僅包括滑雪板的移動(dòng)信息，還能實(shí)時(shí)記錄滑雪者的位置和滑行距離，為訓(xùn)練和比賽提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持。
同樣，在沖浪運(yùn)動(dòng)中，安裝在沖浪板上的3D運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)能夠捕捉到海浪的高度、速度、沖浪時(shí)間、劃槳距離、水溫以及消耗的熱量等關(guān)鍵信息。這些數(shù)據(jù)對(duì)于沖浪者來說至關(guān)重要，它們不僅幫助沖浪者更好地理解自己的表現(xiàn)，還能在訓(xùn)練中提供具體的改進(jìn)方向。
4.應(yīng)用在手機(jī)拍照領(lǐng)域
在MEMS Drive技術(shù)問世之前，手機(jī)攝像頭的防抖功能主要依賴于音圈馬達(dá)移動(dòng)鏡頭組的方式，即所謂的鏡頭防抖技術(shù)，這種方法存在諸多局限。市場(chǎng)上另一種高端防抖技術(shù)——多軸防抖，通過移動(dòng)圖像傳感器來補(bǔ)償抖動(dòng)，但由于其體積龐大且耗電量高，一直未能成功應(yīng)用于手機(jī)設(shè)備。
隨著微機(jī)電技術(shù)在體積和功耗方面的突破，最新的MEMS Drive技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它如同一張貼附在圖像傳感器背面的平面馬達(dá)，能夠在三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上移動(dòng)圖像傳感器。MEMS Drive的防抖技術(shù)通過陀螺儀感知拍照過程中的瞬間抖動(dòng)，并借助精密算法迅速計(jì)算出馬達(dá)所需的移動(dòng)幅度，以實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)償。這一系列動(dòng)作必須在百分之一秒內(nèi)完成，以確保拍攝出的圖像不會(huì)因抖動(dòng)而模糊。
手機(jī)攝影的便捷性讓我們能夠隨時(shí)隨地捕捉精彩瞬間，但在復(fù)雜多變的環(huán)境和拍照?qǐng)鼍爸校耸值淖匀欢秳?dòng)難以避免，無論是行走、奔跑、躺臥時(shí)的拍攝，還是使用自拍桿或伸長手臂自拍，各種抖動(dòng)情況都可能影響照片的清晰度。憑借MEMS Drive馬達(dá)獨(dú)有的五軸防抖技術(shù)和快速、精準(zhǔn)的控制能力，我們能夠獲得更加清晰、銳利的照片效果。