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CITE 2014八大产业预测:集成电路迎爆发
四、CITE2014风向标之MEMS:未来如何提升智能终端的功能和性能
近年来,MEMS在智能终端中的应用给用户带来的新鲜体验超出人们的预料,正在成为智能终端产业新发展的希望所在。
目前,智能终端上成熟的MEMS器件主要是传感类和射频类器件。虽然用量还不多,但已经显现出巨大的作用。MEMS麦克风已经取代了传统驻极体麦克风驱动,而且可以组成多个麦克风阵列,能够实现高清的语音和录音,甚至可以对音源进行三维定位。MEMS BAW滤波器和双工器件已经是智能手机的标配,对智能终端的低功耗和高品质通信功不可没;MEMS运动传感器(包括加速度计、陀螺仪和电子罗盘)也已较为普遍,不但能够感受智能终端的运动状态从而作为体感游戏的终端,而且可以据此进行室内导航定位。
目前用到的智能终端MEMS应用仅仅是冰山一角,在传感器专用处理器的带动下,更大规模的MEMS应用正在走进现实。根据相关研究机构分析,MEMS压力传感器、环境传感器、对焦器、扬声器、微型燃料电池、能量搜集器等已经进入研发或接近成熟阶段,将在未来几年或十几年进入应用,届时手机的性能和功能将发生巨大的变化。
从提高性能方面看,MEMS摄像头(对焦器)比传统的VCM对焦更快(时间是VCM的1/5)、更准(精度是VCM的1/15)和更省电(能耗是VCM的1%),目前Digital Optics公司已经推出用于智能手机的MEMS自动对焦摄像头模块MEMS Cam;MEMS扬声器和MEMS运动集成传感器(将加速度计、陀螺仪和电子罗盘集成在同一块MEMS上)不但可以减小体积、降低功耗,而且在性能上有更大的提升;MEMS能源搜集器件、MEMS热电堆、燃料电池等将使得手机的供电时间延长至数个月,能够从根本上解决当前移动终端的供电问题。
从拓展功能方面看,MEMS环境传感器可以自动判断手机所处的海拔高度、周边的温度和湿度,甚至是空气质量,为用户特别是运动员、老人或病人提供所需的信息;MEMS人体传感器(可以植入手机中,也可以植入与手机通信的可穿戴设备中),可以自动感知人体的生理参数(如血压、血糖、脉搏、心跳等),成为远程实时健康信息监测终端,甚至可以感知人的心理状态(喜悦、恐慌、焦虑、失眠等),配合后台的大数据系统,自动为用户提供反馈和指导;MEMS距离传感器(基于红外或激光)可以探测到附近物体距离手机的距离,从而判断用户的意图,自动调整工作状态。至于这些MEMS感知的数据(地理位置、压力、温度、湿度、震动、距离等)与移动互联网结合以后能够产生多少新的应用,也许远远比人们想象到的多得多。展望未来,手机在信息感知方面将会基本实现依赖MEMS器件,从声音、图像、压力、温度、地理位置等。手机正在从原始的点对点通信功能、互联网终端功能发展到具有用户全部信息感知和自动分析及判断的完整智能功能。
智能终端将带动MEMS产业的持续高速增长。根据Yole Development的估计,2012年至2018年,智能终端的MEMS器件市场GAGR将高达20%,到2018年超过64亿美元。预计2018年每部手机和平板电脑中都会集成5至10个MEMS器件。从细分领域来看,现在手机中已普遍配置的加速度计、陀螺仪、磁力计、BAW和麦克风等MEMS器件保持相对低速增长,从2013年的16亿美元增加值2018年的27亿美元,其中麦克风和BAW仍然是金额最大的MEMS器件。值得注意的是,目前刚刚开始进入甚至还没有进入手机的部分MEMS新器件或集成器件,将成为未来手机MEMS器件的主力军,如MEMS湿度传感器、射频转换器、运动集成传感器、显示器件、计时器件、红外器件等,将实现高速增长,特别是MEMS摄像头(自动对焦器)将从2013年的近乎为零增长到2018年的近5亿美元。