博世創下20 億個 MEMS 感測器里程碑
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2012-01-13 00:00
前言:
博世創下產量新紀錄:自 16 年前開始量產以來,至今博世已生產了 20 億個 MEMS (微機電系統)感測器。雖然第一個 10 億花了 13 年時間生產,但是最近已跨越 20 億的新里程碑,且僅花了短短 3 年時間生產第二個10億,同時產量仍持續成長中。近來,年產量幾乎達到 5 億個;每一工作天生產超過 130 萬個。
目前為止,博世仍是全球 MEMS 感測器市場的領導供應商。汽車與消費性電子產業是 MEMS 感測器最主要的用戶,博世透過汽車電子部門與 以及旗下Sensortec、Akustica 等子公司,針對這兩大產業提供服務。
1980 年代的基礎研究造就出「博世製程」
在微機電感測器的研發與生產領域,博世是經驗最豐富的廠商之一。博世研發人員自 1980 年代中期以來,就開始應用體型、面型微加工技術,這也是為什麼業界將主要製程之一稱為「博世製程」的原因,因為這是大規模量產的關鍵性技術。
自1995 年開始生產後,隨即獲得經濟上的成功。同時本研究也獲頒以下極具聲望的獎項:2007年歐洲專利局發明人獎以及2008年德國未來獎項中的科技與創新聯邦總統獎。
在測量諸如壓力、加速度、偏航率或流量等變數時,博世 MEMS 感測器極為精確而且可靠,就如同這些感測器在測量地球磁場方向一樣精準。MEMS 感測器運用極微小的彈簧、導桿、重量與隔膜等結構的變化來取得測量值。蝕刻在矽基板上的結構僅有千分之一公厘。由於微機電感測器所發出的電子信號非常微弱,因此專家將電子設備整合在感測器旁的元件外殼,有時甚至直接與同一晶片整合,以便處理、擴大這些微弱信號,或是將其轉換成數位資料。藉由此種方式,MEMS 感測器能夠直接提供測量值給控制設備。
汽車科技 MEMS 感測器
MEMS 感測器首度被使用於汽車電子系統市場。就汽車電子系統而言,感測器的微型化僅扮演次要角色,可靠性與耐用性才是關鍵。博世汽車電子部門生產數百種車用微機電感測器,讓汽車成為更乾淨、更安全、更經濟、更舒適的交通工具。博世每年生產各種不同款式的感測器,同時總產量也逐年增加。一部現代化汽車配備 100 具左右各式各樣的感測器,同時此一數值持續增加中。舉例而言,這些感測器是汽油與柴油引擎噴射系統的「感官」;是安全氣囊作用的關鍵;是 ESP 防滑系統的重要零件。
MEMS感測器用於行動消費性電子產品
在消費性電子產品方面,由於 MEMS 感測器的應用,使得諸如智慧型手機或筆記型電腦更為安全、方便,也讓使用者更好操作。基本上,此一市場的需求與汽車產業完全不同。消費性電子設備如果要實用,所配備的感測器必須非常精巧,而且用電量小,以便節省電池的電量,延長電池使用年限。最重要的是,感測器必須具備成本效益,因為所使用的數量極為龐大。現今,博世 Sensortec MEMS 最小型感測器長度僅 2 公厘,高度不到 1 公厘,其待機耗電量甚至小於電池自放電率。
就導航設備與具備導航功能的手機而言,MEMS 壓力感測器能夠非常精確地測量高度變化,因此即使在高層建築物內也具備導航功能。因為使用 MEMS 加速度感測器,使得消費者可以用手部的動作來操控設備;將顯示物件從縱向格式切換成橫向格式;防止筆電墜落時造成硬碟資料遺失;開啟新型遊戲機玩家的新視野。
最新的發展是三軸 MEMS 磁場感測器,藉由測量地球的磁場決定地理方位。與之整合(or 與之搭配)的三軸 MEMS 加速度感測器能夠補償因斜面所導致的誤差,因此不論在任何地點,數位羅盤都能夠維持其精確性。感測器具備此一功能,不但可運用在傳統的羅盤,而且可運用到擴增實境領域。例如,在參觀某一城市時,如果擁有一支配備數位羅盤的智慧型手機,只要使用者將手機對準某一景點,手機便會顯示該景點的相關資訊。
應用在消費性的MEMS麥克風是博世子公司 Akustica 的專門產品。這些小型麥克風長度僅幾公厘,體積精巧、堅固耐用、不受週遭電路與顯示器高頻率信號干擾是其特色,因此消費性設備製造商可將 2 個以上的麥克風與其設備整合,以提升噪音抑制功能。
消費性電子產品的開發潛力無窮,因此運用 MEMS 元件現有基礎,未來數年內應該會有更驚人的創新。