2022年行業(yè)分析MEMS加速汽車電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

MEMS加速汽車電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展在中國市場，政府正在不遺余力得加大對汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展力度，其中汽車傳感器市場成為進(jìn)展最迅猛的市場。2022年中國汽車傳感器市場銷售額接近80億美元，估計從2022年到2022年，中國市場上，汽車傳感器銷售額的年復(fù)合增長率將高于35%。這種增長力度和速度著實不容小視。中國的傳感器市場分為兩個方向：高端路線和低價路線，ADI的MEMS產(chǎn)品是一個大家庭，囊括了多種定位類別的產(chǎn)品，并致力于滿意不同客戶的需求。

在當(dāng)前的MEMS領(lǐng)域，面臨的挑戰(zhàn)主要來自系統(tǒng)級設(shè)計、測試、分析、嵌入式軟件的開發(fā)、以及電源管理技術(shù)。其中優(yōu)化解決方案所需要的很多其它要素也為技術(shù)工程師提出了很多挑戰(zhàn)。我們認(rèn)為，或許在將來的10年中，MEMS傳感器設(shè)計需要被供應(yīng)商進(jìn)一步優(yōu)化，從而能夠使其供應(yīng)更加強(qiáng)大的功能，并為使用者降低整體成本做出貢獻(xiàn)。而這對于MEMS的運(yùn)動檢測的進(jìn)展和前進(jìn)步伐也起著至關(guān)重要的作用。

對于MEMS傳感器來說，相宜在汽車電控系統(tǒng)中應(yīng)用是其一大特點。其于近年來被越來越多地應(yīng)用于汽車的發(fā)動機(jī)掌握系統(tǒng)、車身掌握系統(tǒng)和底盤掌握系統(tǒng)。其中加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用包括電子穩(wěn)定掌握、氣囊監(jiān)測、GPS導(dǎo)航及平安系統(tǒng)、以及翻轉(zhuǎn)監(jiān)測等。ADI公司20多年來始終是MEMS創(chuàng)新產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)者，供應(yīng)全面的慣性感測解決方案，包括iMEMS加速度計和陀螺儀、iSensor智能傳感器以及慣性測量單元(IMU)，并已通過TS-16949和QS9000認(rèn)證。ADI擴(kuò)展了MEMS產(chǎn)品在諸如平安氣囊，電子穩(wěn)定系統(tǒng)等平安領(lǐng)域的應(yīng)用。迄今為止，ADI公司久閱歷證的運(yùn)動信號處理技術(shù)已經(jīng)生產(chǎn)出超過4億片的傳感器產(chǎn)品。

MEMS在汽車電子中的應(yīng)用及進(jìn)展

多種能量的耦合構(gòu)成了MEMS器件工作原理，微傳感器將非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，而微?zhí)行器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動作。與此同時，IntegratedDesign也在MEMS的設(shè)計過程中大顯身手。但在MEMS系統(tǒng)的設(shè)計過程中，往往采納源于IC的技術(shù)方式，而且系統(tǒng)仿真與版圖設(shè)計，以及器件分析等過程相互脫節(jié)，這就使得有機(jī)集成的設(shè)計環(huán)境不能夠形成，從而不能夠滿意MEMS市場快速增長的需要。目前，人們往往使用自上而下(Top-down)的方法設(shè)計MEMS。由此可見，這種正向并行的方法集成了MEMS設(shè)計中的全部環(huán)節(jié)，避開了自下而上方式所消失的弊端，使設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量都得到了保證。

當(dāng)前，手工設(shè)計仍舊是MEMS的設(shè)計工作的主要方式，主要依靠于設(shè)計者的學(xué)問與專業(yè)水平，而VLSI中的數(shù)字規(guī)律綜合則引領(lǐng)了自動化設(shè)計潮流。一種快速、優(yōu)化的配置可以依據(jù)設(shè)計者提出的要求，利用優(yōu)化算法以及綜合工具實現(xiàn)。它可以關(guān)心設(shè)計人員自動生成MEMS器件的拓?fù)鋱D與器件結(jié)構(gòu)尺寸，從而開頭MEMS的自動化設(shè)計，節(jié)約人力成本。使非專業(yè)設(shè)計者也能參加器件的開發(fā)。這種系統(tǒng)綜合，實現(xiàn)了單個器件的設(shè)計綜合，但需要將MEMS系統(tǒng)間的耦合效應(yīng)考慮進(jìn)去，并對信號處理與掌握電路部分進(jìn)行調(diào)試，除此之外還必需具備完備的MEMS器件單元庫。

MEMS芯片與半導(dǎo)體芯片整合、封裝在一起是集成電路技術(shù)進(jìn)展的新趨勢，也是傳統(tǒng)IC廠商的新機(jī)遇。ADIMEMS技術(shù)簡化了運(yùn)動檢測在工業(yè)、醫(yī)療、消費(fèi)電子、通信和汽車等眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用。用戶之所以選擇ADI公司的iMEMS加速度計和陀螺儀，是由于其能供應(yīng)業(yè)界最精確的運(yùn)動測量，而且還具有最小的尺寸、最低的功耗和最高的性價比。

在汽車的主動與被動平安愛護(hù)領(lǐng)域，市場趨勢主要包括以下幾個方面：首先，傳感器趨于整合，例如將ESP與平安氣囊放置在同一ECU之內(nèi)；其次，傳感器的界面將趨于標(biāo)準(zhǔn)化，其中包括數(shù)字界面，SPI、DSI以及PSI5。目前，市場上PSI5的采納率要高于DSI；第三，市場上對高性能陀螺儀的需求將漸漸增多，尤其是配有高級駕駛幫助系統(tǒng)如ACC的汽車；第四，中國和印度等國家已經(jīng)在司法層面上做出規(guī)定，要求全部汽車100%裝有平安氣囊；第五、歐洲國家也頒布了有關(guān)行人愛護(hù)的法規(guī)，車載衛(wèi)星導(dǎo)航將成為主要趨勢，因此正面撞擊傳感器將成為主要的解決方案。

高性能MEMS產(chǎn)品

ADI的iSensor運(yùn)動傳感器產(chǎn)品系列新增兩款高度集成的精密MEMS慣性傳感器ADIS16135和ADIS16385，可以有效的關(guān)心工業(yè)設(shè)備制造商實現(xiàn)穩(wěn)定、導(dǎo)航和掌握功能。新傳感器能供應(yīng)戰(zhàn)術(shù)級（10度/小時）陀螺儀性能，iSensor集成度和工廠校準(zhǔn)力量。ADIS16135iSensor精密角速率陀螺儀和ADIS16385iSensor6自由度慣性測量單元(IMU)均基于ADI公司的iMEMS（集成微機(jī)電系統(tǒng)）慣性傳感器核心技術(shù)，能夠供應(yīng)6度/小時偏置穩(wěn)定性和0.75度/√hr角度隨機(jī)游動。兩款器件均經(jīng)過全面的工廠校準(zhǔn)，在-40°C至+85°C溫度范圍內(nèi)，靈敏度達(dá)到無可比擬的16ppm/°C，偏置穩(wěn)定性在0.003度/秒以內(nèi)。這些傳感器采納動態(tài)補(bǔ)償，通過標(biāo)準(zhǔn)SPI（串行外設(shè)接口）和寄存器接口供應(yīng)簡潔的用戶接口和掌握。

iSensor運(yùn)動傳感器產(chǎn)品供應(yīng)戰(zhàn)術(shù)級陀螺儀性能，使簡單的穩(wěn)定應(yīng)用和GPS幫助導(dǎo)航推想更簡單實現(xiàn)。對于要求在極端環(huán)境下供應(yīng)最高陀螺儀偏置精度的工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計人員，ADIS16135陀螺儀和ADIS16385多軸IMU是目前性價比最高的產(chǎn)品。

MEMS陀螺儀始終以來是最難設(shè)計和制造的MEMS器件，特殊是當(dāng)很多新興工業(yè)自動化和儀器儀表應(yīng)用要求高性能和低功耗時。與市場上的其它高性能MEMS陀螺儀相比，新款iMEMS陀螺儀功耗僅為競爭性器件的非常之一，而且可以供應(yīng)更高的穩(wěn)定性和抗振性能。iMEMS陀螺儀是基于ADI公司前三代MEMS陀螺儀開發(fā)的第四代器件，采納先進(jìn)的差分四傳感器設(shè)計，可在劇烈沖擊和振動狀態(tài)下精確地工作。這種MEMS陀螺儀具有魯棒性能和僅6mA的低功耗特性，可有效地用于多種應(yīng)用，如機(jī)器人、工業(yè)儀器、航空以及用于高速列車的平臺穩(wěn)定系統(tǒng)。

ADI的ADXRS450iMEMS陀螺儀，特地用于惡劣環(huán)境中的角速率（旋轉(zhuǎn)）檢測，以滿意不斷提高的精度、穩(wěn)定度和抗振動抗沖擊需求。與設(shè)計用于消費(fèi)類應(yīng)用的運(yùn)動傳感器相比，這些市場的MEMS傳感器需要供應(yīng)更高得多的性能。ADXRS450有效地解決了汽車行業(yè)客戶的策略和技術(shù)需求。若要更精彩地服務(wù)有著廣泛客戶群的中國市場，則需要更為技術(shù)更為全面的陀螺儀，除了供應(yīng)高品質(zhì)技術(shù)策略還關(guān)心降低成本并提高績效和市場收益。為此，我們新推出了高性價比的ADXRS652工業(yè)陀螺儀來滿意這一市場需求。ADXRS652是一款偏航角速度陀螺儀。它不僅采納了表面微加工工藝，內(nèi)置低成本、功能完整的角速率傳感器，還集成了全部必要的信號調(diào)理電子器件以產(chǎn)生與Z軸的角速率成比例的穩(wěn)定輸出電壓。通過外部電容建立0.01Hz至2500Hz的帶寬，并利用溫度輸出對傳感器執(zhí)行溫度校準(zhǔn)。這款器件的自測輸入還能供應(yīng)機(jī)電激勵，測試傳感器和信號調(diào)理電路是否正常工作。ADXRS652抗沖擊力量達(dá)到2000g，特地針對工業(yè)應(yīng)用、慣性測量單元和平臺穩(wěn)定性而設(shè)計。

綜上所述，ADI在MEMS領(lǐng)域的主要競爭優(yōu)勢在于：首先，ADI是唯一一家在產(chǎn)品陣列中供應(yīng)low-g/high-g以及陀螺儀的廠商；其次，ADI在汽車平安傳感器領(lǐng)域具有非凡的閱歷，ADI自1989年起便以平安氣囊傳感器為先導(dǎo)開展MEMS業(yè)務(wù)；第三，ADI的解決方案在振動與沖撞穩(wěn)健性（陀螺儀），加速器速率保持與寬頻感應(yīng)，超載反應(yīng)，持續(xù)自測以及低功率傳感器等方面具有卓越優(yōu)勢；最終，ADI可以供應(yīng)用于ECU與衛(wèi)星應(yīng)用的全套模擬及數(shù)字傳感器。

助力MEMS技術(shù)將來進(jìn)展

從上世紀(jì)90年月早期MEMS開頭投入應(yīng)用，到隨后的10年，由消費(fèi)趨勢推動的其次次MEMS技術(shù)應(yīng)用浪潮，直到今日已經(jīng)進(jìn)入的MEMS的第三次浪潮。高性能的MEMS加速度計和陀螺儀將在更多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，成千上萬的人意識到MEMS在各行各業(yè)的所發(fā)揮的作用以及潛力。MEMS傳感器供應(yīng)商已經(jīng)沖破了牢靠性、成本和大規(guī)模生產(chǎn)的障礙，使用者對MEMS更高性能的需求推動了該領(lǐng)域的進(jìn)步和進(jìn)展。目前，MEMS技術(shù)已能夠滿意各種各樣的客戶需求了，包括牢靠性和平安性的增加，對醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域中高精度測量和診斷的支持。

我們認(rèn)為，要在第三次浪潮中取勝，供應(yīng)商不僅應(yīng)當(dāng)關(guān)注基本運(yùn)動檢測或增加新功能，必需能夠應(yīng)對更多需求和挑戰(zhàn)，新型MEMS傳感器設(shè)計必需在全部條件下，包括在各種振動和溫度差異，巨大幅度的沖擊的環(huán)境下，