关于传感器，这里是否有你不知道的东西？

过去五年来，基于MEMS技术的传感器和执行器的出货量一直稳定在半导体器件大类(总量大约在1.2万亿左右)的2.5%至3%之间，即360亿件左右。2020年全球传感器/执行器市场的总价值为167亿美元左右，其中基于MEMS技术总销售额为139亿左右，这个数字和2019年非传感器、非光电器件的销售额基本持平，全球不含图像传感器的所有其他传感器在内的所有分类，在市场中约有一半左右属于MEMS范畴，而如全文所述，所有执行器都基于MEMS技术，所以二者权重相加，计算得出83%这个数字。

其次，这近140亿美元的MEMS传感器和执行器市场中，所有传感器细分类别销售额占比最大的是压力传感器(31亿美元)，其次是加速度传感器/陀螺仪(26亿美元)和磁场传感器(22亿美元)，执行器市场作为“终端”贯穿整个传感器的外部输出，所以它占的营业额最大，为60亿美元。制图如下：

我们再来对比一下2019年的状况：首先是压力传感器(28亿美元)，其次是加速度传感器/陀螺仪(23.8亿美元)和磁场传感器(20.1亿美元)和执行器55.5亿美元，作图的结果和上述比例几乎完全一致，我们可以发现，整个MEMS传感器和执行器的增长率2020年同比有均值约11%的增长。

集微咨询(JW insights)之前曾发多篇文章阐述，2019年因受经济大环境尤其是DRAM周期性影响，整个半导体产业处在一个“小冰川期”，各个细分领域的半导体器件营业额均有下降，包括晶圆前端和后端的设备研发/营收占比也相对处于低谷，部分原因是因为2018年之后全球半导体产业链的库存调整，智能手机出货量放缓以及采购订单回落明显。因此，在一个相对较低的基数下，2020年MEMS传感器/执行器的增长率达到了2016年以来的新高，且5G技术无论移动端还是基站布局的方兴未艾，射频前端所需的MEMS射频滤波器极大地推动了这个领域的销售额增长。

近日，宾夕法尼亚州立大学(PSU)工程科学与力学系助理教授程寰宇团队发现了一种在贝壳和智能器件上可“瞬间”印电路的方法。他们首次提出利用脉冲光及转印技术，在毫秒量级的时间制备了多种不同 3D 曲面制备基于锌金属层可降解的传感电路。

该工艺无苛刻制备要求，在室温、任意实验室环境下，就可以能快速、大规模、低成本地制备曲面/平面可降解电子器件，该技术可用于医疗可降解植入设备、环境绿色传感器、军用物理自破环保密、智能物联网等多领域。

8 月 5 日，相关研究以《基于强脉冲光转印技术的 3D 复杂表面多功能电路制备工艺》(Fabricating functional circuits on 3D freeform surfaces via intense pulsed light-induced zinc mass transfer)为题发表在 Materials Today。该研究通讯作者是宾夕法尼亚州立大学助理教授程寰宇，第一作者为博士生衣宁、高玉岩。

“该研究起源于一个偶然的发现。”程寰宇说。

研究人员最初尝试用氙灯烧结锌颗粒制备可降解电路，但是由于锌颗粒易氧化，其表面的氧化层阻碍了直接烧结成型，这使研究一度陷入困境。

之后，程寰宇团队从问题的本质出发，换了一种研究思路：既然表面氧化层不可避免，可否利用一层临时过渡基底，利用转印技术，将氧化层与内部金属颗粒分离?

研究团队惊奇地发现，引入临时过渡基底后，锌颗粒可以转印到任意曲面，极大地扩展了光致烧结金属颗粒的应用范围。在论文中，该团队展示了将器件转印到烧杯和贝壳上的成功案例。

“失败乃成功之母”，程寰宇表示，“历史上很多科研的重大发现都是在不经意间，甚至在错误的预期结果中得到的。这种科研上的混沌(chaos)或随机性，其实是科研本身具有的魅力之一。”

压电式加速度传感器以压电效应使某些晶体表面产生电荷为传感器元件。当加速度计受到振动时，会产生一个作用在压电元件和振动质量上的力。由于压电效应，这种振动或冲击会产生与所施加的力成正比的电荷输出。在很宽的频率范围内，传感器质量和传感器基座具有相同的加速度幅度，因此传感器测量加速度计主体的加速度。

压电式加速度传感器的工作原理是指当某些电介质受外界影响而变形时，晶体内部会发生极化，在晶体表面产生正负电荷。当外界影响消失后，又会回到不带电的初始状态，而这也称为压电式加速度传感器的压电效应。

压电式加速度传感器也叫压电加速度计，是一种惯性传感器。压电式加速传感器利用石英晶体等材料的压电效应，当加速度计产生振荡时，压电元件上质量块所加的力也随之改变。在测量到的振动频率远远低于加速度计的固有频率时，受力的变化与被测加速度成正比。

压电式加速度传感器可以说是工业测试应用中非常受欢迎的一款。由于低成本、小尺寸等特点，压电式加速度传感器设备在嵌入式电子产品中得到广泛应用，但是压电技术仍是机械工程师们进行冲击振动测试的主要手段。

压电式加速度传感器主要构造有预压弹簧、基座、压电元件和传感器壳体构成。它们具有环状剪切型，结构简单，可制作出极小、共振频率高的加速度计，环质块粘附于安装在中央支柱上的环状压电元件上。压电式加速度传感器的最高工作温度受限，因为粘合剂会随着温度的升高而变软。