多元感测应用热烧九轴MEMS卡位战开打

整合MCU更省电智慧九轴MEMS明年登场  

事实上，多轴MEMS与MCU结合的设计概念过往就曾被业界提出，但却存在着许多技术挑战。主要由于MEMS与MCU所使用的半导体制程不同，且过去元件微缩的技术不如现今成熟，往往会使得整合后的元件尺寸过大，导致多轴MEMS中的磁力计加剧系统电磁干扰(EMI)，影响行动装置使用者体验。  

郁正德进一步指出，若想要将加速度计、陀螺仪与磁力计等动作感测器与MCU进行紧密整合，并有效避免磁力计的电磁干扰对系统造成影响，其尺寸大小必须要小于4毫米×4毫米，唯有将元件尺寸微缩至此，才不会影响印刷电路板(PCB)上其他元件的运作。  

为满足市场对行动装置零组件简化的需求，意法半导体将于2013年推出整合安谋国际(ARM)Cortex-M0 MCU核心的九轴MEMS动作感测器，其尺寸仅4毫米×4毫米，不仅可减少印刷电路板的占用空间，且透过MCU亦可智慧化控制动作感测器的开关功能，使其不会一直处于运作状态而耗电，并将各种感测器所搜集到的讯号集中处理，分担应用处理器的负担。  

然而，整合MCU的智慧型九轴感测器其成本势必也较过往更高，是否能受到OEM青睐亦成为业界关注的问题。郁正德分析，由于目前MCU与MEMS的产能都逐年快速成长中，市场竞争相当激烈，导致价格亦一路下滑，因此未来高整合度MEMS在价格上的竞争力并不会输传统单颗的设计，预期将非常具有市场潜力。  

融合九轴演算技术应美盛攻行动装置市场 

另一方面，专注于消费性电子领域的应美盛(InvenSense)也发表该公司九轴MEMS解决方案--MPU-9150，以扩大其市场占有率。此一九轴MEMS成功整合加速度计、陀螺仪与磁力计的演算技术，可为行动装置实现高精确度、低耗电量的使用者体验。  

据了解，MPU-9150九轴MEMS系由InvenSense自身六轴感测器--MPU6050与AKM的AK8975磁力计所整合而成，尺寸为4毫米×4毫米×1毫米，采用LGA封装。该公司同时也将AKM磁力计校准演算法融入其动作感测应用软体平台(MotionApps Software Platform)中，借此提供九轴动作感测功能。  [!--empirenews.page--]

另一方面，由于MPU-9150可将加速度计、陀螺仪、磁力计的原始输出值，融合成单一的感测数据流(Sensor Fusion Data Stream)，因此，软体开发业者可轻易将动作感测介面功能运用到开发程式中，开发各式各样的应用程式。  

除意法半导体与InvenSense外，Bosch Sensortec也已开始加快脚步，新增其磁力计产品线，为日后九轴MEMS元件发展做好准备。

抢进九轴MEMS Bosch Sensortec迈大步  

继今年6月推出六轴动作感测器后，Bosch Sensortec再推出三轴磁力计--BMM150，借此构筑该公司九轴感测器产品线。  

Bosch Sensortec全球行销总监Leopold Beer表示，BMM150面市后，该公司将成为唯一可自制加速度计、陀螺仪、压力计与磁力计的MEMS供应商，并可提供行动装置OEM更完整的产品线；透过同一系列产品的软、硬体沟通与整合，OEM将可轻松在产品中实现九轴空间自由度(9DoF)动作感测器的所有功能。  

由于行动装置轻薄短小的设计风潮大行其道，因此OEM对MEMS感测器的尺寸与效能要求也日益严苛；尤其是关乎行动导航应用的磁力计若无法进一步将尺寸微缩，将会使系统饱受EMI之苦，因此各家MEMS供应商皆戮力开发更小尺寸的磁力计。  

Beer进一步指出，BMM150采用晶圆级封装(Wafer Level Chip Scale Package, WLCSP)技术，因此可实现边长仅1.56毫米、高0.6毫米的精巧尺寸，将有助抢攻行动装置市场商机。  

磁力计边长的微缩不仅可减少印刷电路板占用空间，且能降低磁力计对电路板上其他周边元件的电磁干扰，使系统不稳的机率大幅下降；而减低高度则可使行动装置更加轻薄，且更易于在狭窄的机体空间内导入系统设计。  

然而，尺寸微缩却也容易带来效能不彰、散热不易等缺点。特别是磁力计本身在进行南北极方向定位时，需要相当庞大的资料运算，并且常常要与加速度计、陀螺仪等感测器搭配应用，都会使电源功耗快速攀升，因此，磁力计如何兼顾小尺寸与效能已是产业界关注重点之一。

为因应此一技术挑战，BMM150特别导入Bosch Sensortec独特的FlipCore磁场量测技术，可为磁力计节省三分之一的功耗，且在10Hz的数据传输速率下，最低功耗消耗仅170微安培(μA)，量测范围更可达±1300微特斯拉(μT)。  

正当各家MEMS元件商积极开发九轴解决方案之际，被业界称为第十轴的压力计也受惠室内导航应用兴起，逐渐在市场上崭露头角。  

室内导航应用添动能MEMS压力计身价翻红  

在室内导航应用逐渐受到市场重视后，负责感测大气压力变化并提供使用者高度定位资讯的压力计，亦将于明年大量导入智慧型手机中，成为继加速度计、陀螺仪与磁力计后，另一备受看好的MEMS元件。  

郁正德表示，随着室内地图资讯日趋完整、无线区域网路(Wi-Fi)热点越来越多与多轴MEMS成为行动装置标配等条件成熟，室内导航的应用生态已逐渐确立，将带动压力计需求明显增加。  

郁正德进一步指出，透过加速度计、陀螺仪与磁力计等感测器进行室内惯性导航，已是目前行动装置中相当普遍的应用，但此一惯性导航却仅限于室内平面导航，而无法给予更为精准的高度资讯，因此须倚重可感测大气压力变化的压力计，进而强化室内导航的精准度。

事实上，过去几年受限于应用市场迟迟无法进一步扩大，压力计出货量始终不大。郁正德不讳言，2011年时意法半导体出货量仅一百万颗，对公司营收的贡献不多，但现今室内导航应用的生态系统已趋完整，预计2012年压力计出货量可望成长为近二千万颗，而主要导入的终端装置则以智慧型手机为大宗。  

据了解，目前意法半导体的压力计已全面导入三星(Samsung)旗舰机Galaxy S3智慧型手机中。未来在室内导航应用日趋完整后，中高阶智慧型手机将纳为标配将指日可待。  

郁正德强调，要获得客户更多的青睐，压力计除须对高度变化的感测更为敏感、反应速度必须更快外，价格方面也须持续压低至1美元左右，且还要产能供应无虞，才有机会争食未来的商机大饼。  

综上所述，未来行动装置中的MEMS元件除持续迈向高整合度设计趋势外，亦将导入MCU以达到智慧控制功能；而可实现室内导航应用的压力计也将逐渐普及于行动装置中，为消费者带来更佳的使用体验。[!--empirenews.page--]