MEMS的未来十年属于执行器



MEMS的未来十年属于执行器

本刊记者薛士然

过去几年，微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)备受关注，但是大多数集中于MEMS传感器应用，在可以预见的未来十年内，MEMS执行器即将大放异彩。

其实，MEMS包含传感器和执行器

MEMS里面包含了传感器(sensor)和执行器(actuator)，二者之间是互补的。简单地说，MEMS传感器实现的是机械能向电能的转换，而执行器实现的是电能向机械能的转换，它们共同实现了MEMS的双向操作。

意法半导体执行副总裁兼模拟、MEMS和传感器产品事业部总经理Benedetto Vigna，这样描述其MEMS传感器和执行器的历史：早在2000年时，意法半导体就已经有了射流微执行器，比加速度计(属于MEMS传感器)的出现还早5年。2005年到2015年的十年间，陀螺仪、6轴惯性模块、压力传感器、麦克风、紫外传感器、湿度传感器等属于MEMS传感器系列的产品发展得非常迅速，得到了广泛应用。但是MEMS执行器在这十年内却一直没有新产品出现，直到压电执行器和微反射镜的推出，意法半导体的MEMS执行器才开始续写新的应用。

为什么意法半导体的MEMS执行器在这十年间出现了“断片”呢？Benedetto是这样解释的：首先，当时的生产能力无法满足MEMS执行器系列产品的要求，产业链的发展也不完善，在一定程度上阻碍了执行器产品的创新；其次，新技术的持续发展必须由应用来推动，比如自动对焦应用，在几年前并没有这样的需求，随着其他技术的发展，现在这个需求产生了，自然会拉动支持对焦功能的器件需求，所以技术的发展需要“天时、地利、人和”，目前来看， MEMS执行器已经具备了这些条件。

未来，MEMS执行器增速将超过传感器

经过十年积累，意法半导体的MEMS运动传感器、麦克风、环境传感器和触屏传感器已经凭借独特优势获得了客户的认可。例如，Chipworks曾经这样评价意法半导体的陀螺仪：“这是我们首次在苹果产品内看到一个无需外部加速度计的真正的6轴传感器。”意法半导体MEMS传感器产品将在传统市场的传统产品、传统市场的新产品、新市场的传统产品、新市场的新产品中继续拓展应用，未来增长依然可期。

不过，在接下来的十年内，Benedetto预测MEMS执行器的增速会超过传感器。MEMS执行器是能够用较小的力使液态或固态微型物体运动一小段距离的微型机器，压电式微执行器能够应用于相机自动对焦和喷墨打印机打印头；静电式微执行器和电磁微执行器可以用于微型反射镜、免触控用户界面、超极本投影；热学微执行器可以用于打印机喷墨打印头、MEMS微射流执行器。

目前，压电式微执行器用于相机自动对焦和喷墨打印机打印头已经实现商用。意法半导体与PoLight公司合作，使用薄膜式压电执行器开发的智能手机相机自动对焦执行器，比音圈电机式解决方案功耗更低、速度更快。英特尔的RealSense深度摄像头实现了手势控制、头部控制、人脸识别、3D扫描、景深识别、语音控制等功能，其中就集成了意法半导体的微型影像扫描反射镜。意法半导体和Debiotech公司合作开发的Nanopump胰岛素输送泵，就是利用MEMS微流体技术制造，以简单易用的方式提高了糖尿病患者的生活质量。

意法半导体的MEMS执行器采用与传感器相同的机械结构原理和基本制造工艺，并且还配有专门的模拟信号处理和电源管理单元，适合于一些需要更高工作电压的应用。Benedetto表示：MEMS执行器的应用场景要更广泛，可用于更多产品，所以预期增速要高于传感器。

物联网将拉动MEMS发展

身处科技圈，怎能不提物联网！谈及MEMS在物联网时代的作用，Benedetto表示：物联网带来的是整体用户体验，其中的物大部分是静止的，因此更看好MEMS环境传感器和麦克风的应用。物联网应用中，尤其是智能家居，常常需要采集周围环境参数，这会是MEMS环境传感器的一个出口；目前应用对于声音的利用还处于初级水平，潜力尚未挖掘出来，这也会是一个开发热点，所以麦克风的应用前景也不错。