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在MEMS领域进击如何找到属于自己的差异化之路?如何持续打造自己的新天地?

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在MEMS领域进击如何找到属于自己的差异化之路?如何持续打造自己的新天地?

不断向智能化、微型化、低功耗化趋势发展的MEMS,伴随着物联网、人工智能和5G等技术的快速发展,功能持续优化、应用走向深化,叩开了更为广阔的市场空间。

据Yole Developpement的统计,2020至2026年间,MEMS的市场总容量将从121亿美元增长至182亿美元,年平均增长率达7.2%,广泛应用于包括消费、工业、通信、汽车、医疗、国防和航空航天等领域。

所谓势者,因势制权也,在MEMS领域进击如何找到属于自己的差异化之路?如何持续打造自己的新天地?

挑战升维

“MEMS是前沿技术的集大成者,在这一市场立足是要以技术为导向的,要有良好的技术储备。”ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉开门见山指出,“因此,或采用IDM垂直整合模式,或需要建立良好的合作伙伴关系,这是不可或缺的。”

随着MEMS的迭代演进,赵延辉提及这涉及设计、封装、制造等诸多环节,基本上均需全盘推进。

他进一步举例说,如低功耗、低噪声涉及机械部分,机械部分虽然看起来与功耗没有什么太大关联,但究竟采用多大的推力很关键。推力大了产生的位移和信号大了,功耗就高了,推力小了产生的信号幅度就很小,对后续的处理链路就提出了极高要求。因此,在设计之初就要考虑物理学、电子学的交叉,实现ASIC、Mechanical Sensor的正向闭环控制。

工艺对于MEMS来说亦至关重要。赵延辉提到,采用wire bonding或metal bonding有诸多考量。此外,因MEMS对各式各样的力都很敏感,在封装技术层面要考虑成本以及场景需求。消费类一般采用塑封,成本低,但吸湿、吸潮且温度变化都会产生应力的传导需要克服;面向工业应用的场景大都要考虑陶瓷封装,但可能陶瓷封装的成本就要两三美元。

“如果是要考虑长期稳定性特别好的,需要选择更好的设计和封装;如果考虑消费类的,则成本上要有优势,可采用塑封的工艺和设计,这需因地制宜,也是对MEMS厂商技术实力的全面考验。”赵延辉总结说。

全面革新

在这些方面积累了数年经验的ADI,最近又再次出击,推出了全新的MEMS新品,以满足市场不断增长的需求。

继ADI发布了超低噪声、超低功耗加速度计ADXL362,并广泛应用于包括可穿戴、智能家居、医疗等行业以来,为应对市场的升级需求,ADI进一步优化推出全新的ADXL367。据悉,此款产品实现了面积、功耗以及噪声均降低50%的优异指标。同时,数字分辨率也由12位提高到了14位,并增加了数字接口,进一步拓展了产品性能。

特别是功耗层面的提升,赵延辉认为对于某些应用来说,每降低哪怕是一个纳安都会带来更好的用户体验,客户也愿意付出相应的成本。

他举例说,在200nW的低功耗监测模式下,一颗225mAh纽扣电池可为ADXL367持续供电143年,已经远小于电池固有的1%自放电功率损失。而对于1.2V 2500mAh的AA充电电池而言,在400Hz输出速率下可持续工作68年,100Hz下更是长达324年。

针对新兴的汽车市场,ADI推出了车规级大量程加速度计ADXL314,适用于胎压监测、电池监测、CBM等。据介绍,其优势体现在采用了三轴加速度计实现了更高的精度;工作电流50μA/170μA(低/高数据速率),可实现高达3200Hz输出数据速率;具备低噪声特性,符合AEC-Q100 验证要求,并具有–40°C到+125°C的拓展温度范围。

此外,ADXL359作为低噪声、低漂移、低功耗3轴加速度计的新升级产品,针对农业自动化、无人机、振动监测等场景需求,着重在量程、带宽和噪声方面进行了新的优化,进一步提升了针对振动校正误差(VRE)的抑制能力,填补了这一市场的空白。

智能“是非”

从趋势来看,MEMS的智能化已然是不可逆的,但行业对此有些急功近利难免“挂羊头卖狗肉”。

对此赵延辉强调,MEMS竞争激烈,在不断下探MEMS的成本,为维持住一定的市场份额,MEMS厂商倾力让产品越来越智能,以让终端客户支付更多的钱买单。但绝不能为了智能而智能,简单地堆砌一些可运算的单元或所谓的AI芯片,就说是智能化的、可进行机器学习的。

“如何明了应用的需求,了解并真正解决客户的痛点,然后针对性地增加数字化的功能才是应对之道。”赵延辉强调。

以此次发布的ADXL367为例,对于TWS无线耳机应用,ADXL367集成了单击、双击的监测算法,不需要TWS厂商额外做算法分析,可通过判断输出波形来确定是否在做单击或双击的动作,从而释放CPU的压力。

而未来无疑将更加智能化。赵延辉解读说,如现在有一整套的信号链可及时捕捉CBM的振动信号,但抓取之后这一数据谁来处理?显然需要客户,而客户要不放到云端,要不依据自己的处理器算法固化到本地。但将来有可能MEMS直接能告知这种振动信号表明是否如常,如有这样的know-how集成到MEMS中,就能为客户提供更智能的方案,未来是非常可期的。