開啟感測技術新紀元 實現消費性電子創新思維
意法半導體(ST)類比元件、MEMS及感測器事業群技術行銷經理郁正德提到,ST的微機電技術從130/90/65/45/32nm到最新22nm製程,不斷的進行製程微縮,並積極研發應用在資訊處理、數位內容的SoC單晶片整合,以及將既有類比射頻(Analog/RF)、被動元件、高電壓能源晶片(HV Power)、感測/致動元件(Sensors、 Actuators)與生物晶片(BioChip)等做異質性整合的系統級構裝(System In Package;SIP)技術,混合SoC與SIP的兩者應用層面,以提昇產品價值。
依iSupply 2012年1月發佈的數據,從2009~2011年ST在微機電感測器出貨金額各達2億、3.5億、6.5億美元,尤其2011年市場規模增長4.2億美元,ST就增長了3億美元。
ST不僅近兩年陀螺儀晶片(Gyro)佔全球市占率近60%,至今累計量產超過20億顆的各式感測器,在美國Catania,法國Rousset、Crolles,義大利Agrate與Cantia、馬爾他Kirkop,菲律賓Calamba等地設前端IC與封測廠,共可提供300萬顆MEMS感測晶片的日產能。
ST所製造的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)感測器,包含微米尺寸的傳感器(THELMA@1μm)與130nm類比晶片(Analog ASIC@130nm),兩者以專屬封裝並加上校準電路所組成。
第一階段的MEMS感測器商業化,是由Nitendo 3DS遊戲機、筆電、數位相機、智慧手機與平板電腦等裝置,紛紛內建加速計(Acceleromter, G Sensor)或慣性陀螺儀(Gyroscope)所引爆。
第二階段將由ST提出iNEMO架構,整合3軸磁感測儀、3軸加速儀與3軸磁感儀的感測融合技術,應用在數位相機的影像穩定、遠端遙控、擴增實境(Augmented Reality)、運動健身、遠端保健、導航與區域基礎服務(Location Based Service)的應用浪潮。
ST提供的微機電感測方案
郁正德指出,ST提供的雙核心三軸數位陀螺儀晶片,它具備透過I2C介面達到250/500/2000dps FS傳感精細度與2.5倍噪訊抑制能力,或針對SPI介面提供65dps FS傳感精細度,以及10倍噪訊抑制、10倍處理效能提昇的能力,瞄準於使用者介面與低噪訊、高速光學影像穩定(Optical Image Stabilization;OIS)的應用。
另外ST也提供室內導航的微機電模組,提供加速儀、陀螺儀、磁力儀、氣壓計等感測技術的融合,與導航晶片龍頭CSR合作,以MEMS+GPS+WiFi無線網路服務下,提供戶內導航解決方案,在室內提供精準的導航路徑規劃。
郁正德揭露ST iNEMO感測架構,包含iNEMO-M1模組─提供三軸數位加速儀(3axis Accerometer)、六軸陀螺儀╱磁力計(6axis Geomagnetic Module)以及32位元微控制器晶片整合於13mm x 13mm微小模組;另外還有iNEMO SIP晶片─將三軸磁力計、三軸陀螺儀、三軸加速儀與32位元微處理器,直接做SIP(System in Package系統級構裝),成為數mm平方大小的晶片模組。
ST iNEMO架構平台搭配先進的AHRS導航演算法,精準的量測出裝置俯仰(Yaw)、滾動(Roll)與前進偏移角度(Pitch)的變化,可應用於行動導航裝置、家電機器人、無人駕駛機器、汽車與更先進的體感遊戲。
6年前ST提出以MEMS感測器應用至可攜裝置當成體感滑鼠的應用,開創新的MEMS感測商業浪潮。現在ST再次提MEMS可應用在光學影像穩定(OIS)與戶內導航的新一代MEMS感測器產品;預估2~5年後,感測器、低功耗無線射頻與微控制器將聚合在一起並創造出新一波的應用。
當新的SMART(Sensors+Machine+ART Analog、MEMS與Sensors)智慧感測風潮下,智慧感測控制器將廣泛應用在像是體感控制、觸控應用、音效上的麥克風錄音、光源/可視性追求:生物感測器、相對或絕對溫、濕度,區域性的溫度,以及生技感測器(Bio sensor)的應用。
ST的其他感測方案
郁正德指出,ST提供創新的觸控應用方案,具備100:1以上的高噪訊比、取樣頻率500Hz以上,預留到12V工作電壓輸入,以及具備20mW(運作)、5uW(待機模式)的低功耗特性;此感測方案無須接地防護層,可同時提供筆寫與掌觸控功能,無須電池或特殊寫筆;提供最大15cm接近量感測的手勢控制。
另外ST也提供採MEMS技術的微型麥克風,做為智慧手機、數位相機╱攝影機、筆記型電腦與遊戲機的麥克風等應用。並針對冷氣機、中央空調等家電開發出應用的智慧感測模組,協助機器隨時調整,對環境的做智慧調整,提供舒適健康的溫度、濕度的自動化控制,為未來家庭創造全新的自動感測智慧應用生活。