ST MEMS发展20年：下一次机会在汽车和工业

 MEMS，全称Micro Electromechanical System，即微机电系统，一个也就指甲盖般大小的东西你很难想象到它在你的生活中扮演着如此重要的角色，但事实却是不容置辩的。

就拿华为手机来说，Mate9、P10、P10 plus甚至是最新出的mate10，如果经过专业人士拆解都能看到里面有用到ST的MEMS产品，如压力传感器和六轴惯性模块、加速度和陀螺仪等，这些对于一个手机功能的良好运行都起着关键的作用。还有爱玩游戏的人都知道任天堂，但你肯定也想不到它里面也用到了ST的MEMS产品。

在过去的十几年中，MEMS在你看得见或者看不见的角落里默默改变着我们的生活，也默默推动者消费类市场的发展，特别是在手机应用、手持式产品。

“但是，一个市场不可能持续地高速发展，对于消费类市场，对于MEMS行业，在过去两三年里的增长速度没有以前那么大，但它的基数还是很大的。借助近几年非常热门的主题——物联网、智能工业、智能农业，我们看到了MEMS的下一个发展机会。”意法半导体大中华暨南亚区模拟和MEMS产品部市场总监吴卫东说到。10月17日，ST在MEMS传感器的新闻发布会，给21ic记者带来了“MEMS的下一次发展机会”分享。

MEMS的发展是一个行业的轮回，更是一次技术的飞跃

对于MEMS的发展，ST喜欢用阴阳图来表达它的概念。吴卫东说到，“MEM的发展就像是一个轮回，MEMS & sensors其实是从Actuator(致动器)开始的。从行业来看是从汽车和工业开始的，但真正推波助澜的是消费类。而且这个发展过去经历了差不多十年，也是因为这十年，让整个行业和大众都知道了MEMS技术。以前MEMS在工业、汽车领域，甚至在一些国防行业就已经有所应用，但那时候的技术太高精尖了，它的生产和应用都有挑战，所以一直局限在小规模、特定的领域里。而现在我们看到工业、农业、汽车都要连起来，甚至几年之后会有上百亿个节点要连起来。把这些节点连起来干什么?是为了要有信息，这些信息的源头就是sensor。所以，我们看到了MEMS在这一领域里又是新兴的东西。从汽车电子、工业控制，我们看到了很多林林总总的机会，从单个机会来讲，它的数量在上百万，但它的门类、种类可能上百、上千的，所以这个市场又让我们看到了未来几年非常蓬勃、非常有潜力的应用领域。”

工业和汽车，它和消费类完全不一样的是，工业和汽车一定要有RF射频的连接，而且RF射频的连接，它的门槛还是比较高的。ST有信心做好IoT的原因是，ST可以提供整套解决方案，可以和合作伙伴把所有的sensor都连接起来，把sensor的数据有效、有质量地传到后台去。这对很多客户和应用来讲，这样一步到位的解决方案，今天市场上只有为数不多的半导体供应商可以做到。

对于整个行业，亦或是ST来说，MEMS在消费领域高速成长已经过去。今天的任何消费类产品，当产品在性能提升的同时会碰到挑战，市场的要求越来越苛刻，性价比变成更加重要的前提。怎么样在客户端持续地让产品有吸引力?吴卫东提到了重要的三点：

1、ST在MEMS产品里也是提供多元化的产品，如果把每一个类别的MEMS产品比作一块砖的话，ST这堵墙是垒得最高的，ST有MEMS & sensor。针对不同的产品系列，客户有什么受惠?第一，客户可以从ST这边拿到所有他所需要的;第二，真正在应用层面，有的传感器需要组合应用，即硬件上和软件上的组合，不同参数上的组合，ST可以给到客户更完整的方案。

2、OIS model，大家一提到手机就会说到防抖，防抖有物理和光学防抖，有光学防抖传感器才能达到好的效果。华为发布的几款手机里都有类似的功能在里面。六轴的惯性模块，除了手机、智能眼镜等并未在市场上大范围普及，但我相信这个行业所带来的应用迟早会进入到日常生活。当我们每天使用这类产品时碰到的挑战就是功耗，而ST的sensor就能很好地解决这一问题。

3、高度计、压力传感器，目前在手机里加入高度计的应用只有几个，如导航，计步器。在美国有规定，2019年之后你的手机必须有压力计，这样你的手机在某些应急情况下，可以告诉后台你在什么样的高度。

ST MEMS如何应对汽车和工业发展?

目前在非安全性方面，因为要设计汽车是漫长的过程，因为它要经过对市场认证。在这一块ST已经得到了很好的市场认可，有60%的市场份额。安全气囊上，ST和国内的一些公司做产品开发，做后续合作。未来ST会在主动安全和自动驾驶会涉及到要求更高一点的产品去开发。

ST有ADAS系统、整体解决方案，作为MEMS sensor的组成部分，ST提供MEMS解决方案;包括雷达，有一些合作伙伴也借助我们的Actuator技术和ST的汽车部门进行合作开发。

工业方面要解决的是距离和功耗。用什么样的解决方案? RF既可以解决长距离，用Sub-1GHz，也可以用短距离BLE。在距离和传输方面，至今还没有完整成熟的供应链体系，大家称其为小众市场。但这个市场整体的体量其实很大。在高效性和安全性，因为涉及到工业，不像有些消费类的产品不能用就不能用了，一套工业设备，不单单是这个设备坏了，它带来的后果是非常严重、损失也是非常大的。

目前ST有个产品，它的测距是用激光的，也是个传感器，而且还是手持的，但精度已经可以达到相应的认证，产品具备防跌感测。

智慧工业是在现有产品上附加一些传感器达到智能化，附加一些连接的技术达到物联。

ST还有加速度传感和倾角的检测，在计算面积、直线距离，通过这个sensor的信号就可以实现一步到位，无需人工检测，这也是个多用途的产品。

消费类市场更新得很快，差不多6个月就会有新一代产品。在工业和汽车类领域，ST承诺客户，保证产品的市场供应时间超过10年。

除了所有硬件之外，ST有完整的软件解决方案，ST的开发套件可以自己去开发，另一种呈现形式是放在STM32开发平台上，只要你知道你想要什么，拿着ST的开发套件去实现你的功能，最后再把这个方案移植在自己的平台和产品上。

打造高精度传感器

吴卫东认为，高性能取决于应用的需求。就比如汽车应用里，汽车导航有GPS，为什么还要用MEMS sensor和惯性传感器?这是因为GPS并不是无处不在，GPS的信号有强有弱，MEMS sensor做这个功能能够辅助GPS，覆盖GPS的盲区，在这种情形下，sensor就要有好的精度。

怎样才算是好的精度?“整个系统的精度要达到米的级别，也就是至少车子、行人在你自己看得到的地方。这个米的级别并不是一个时间点，是累积的，因为sensor的挑战是会随温度、时间漂移，有很多参数影响它，你对sensor要有很好的控制。”吴卫东跟21i记者谈到他的理解。

但是提高MEMS sensor的精度，既容易也不容易，如果不考虑功耗的话，是可以做得到，因为功耗的提升，计算能力和推动力都可以做得更大。目前的挑战是，这些东西还是应用在消费类还可以，但是如果应用到工业类，对功耗是非常顾虑的。

从原理来讲，有个著名的参数叫阿伦方差(阿伦是位数学家)，做sensor产品时有一些物理的局限性不可规避。sensor里一部分是机械结构，通俗来说就是它会老化，随着温度会有温度的变化，随着时间会有时间的变化。这些参数解释成电子的术语就是背景噪声、白色噪声或者不稳定，随机的走动，控制的方法要用生产或者矫正的方法来做。

传感器精度有三个重要参数：噪声、稳定性和误差。而ST在消费类产品的测试和校准方面有丰富的经验，甚至是很多专利技术的积累，这些都可以用到未来的汽车和工业领域。

截至目前，ST MEM产品已经出货超过130亿片，但是，“未来，真正支撑整个行业再次蓬勃发展的是从消费类持续增长拓展到工业类和汽车类。MEMS &sensor的延伸，在物联网、射频方面。ST可以提供短距离和中长距离，中长距离Sub-1GHz可以达到几十公里的速度，对于智慧城市的应用可以达到全覆盖。”吴卫东这样说到。