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MEMS傳感器在汽車應用增長快速,NEMS、3.5D封裝技術成趨勢

Tanya解說 ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:劉靜 ? 2024-05-20 07:06 ? 次閱讀
電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/劉靜)MEMS傳感器主要是利用半導體制造工藝和材料,加工微型機械結構形成的傳感器和執(zhí)行器,然后匹配控制電路信號處理電路,來測量和檢測各種物理量,包括壓力、加速度、溫濕度、角度、角速度等。

與傳統(tǒng)的傳感器相比,MEMS傳感器具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高等優(yōu)勢。這使得MEMS傳感器在智能手機、AR/VR、可穿戴設備、智能駕駛、智能家居、智慧醫(yī)療等多個領域得到廣泛應用。

智能汽車所用到的MEMS傳感器多達10到40顆,一般低端的汽車通常要用到10顆MEMS傳感器,高端的汽車每輛的MEMS傳感器使用數(shù)會大幅增加到40顆。

隨著汽車智能化、電動化發(fā)展,車用MEMS傳感器市場規(guī)??焖僭鲩L,Yole最新數(shù)據(jù)預計2022年-2028年全球汽車市場對MEMS傳感器的需求有望從27億美元增長至41億美元,年復合增長率為7.21%。車用MEMS市場規(guī)模僅次于消費電子,為MEMS第三大增長快速的應用領域。

在汽車領域,MEMS傳感器有諸多應用,包括電動手剎、斜坡起動輔助、胎壓監(jiān)控、引擎防抖、安全氣囊、車輛傾角計量、電池管理系統(tǒng)、車內心跳監(jiān)測、健康座艙(空氣質量)等。

汽車電子當中應用的MEMS產(chǎn)品,有99%是壓力傳感器、加速度計、流量傳感器、陀螺儀、溫濕度傳感器。例如,高g值加速度計被應用于正面防撞氣囊,壓力傳感器則用于側面氣囊。在汽車發(fā)動機中,MEMS傳感器被用于檢測進氣量的進氣歧管絕對壓力傳感器和流量傳感器。此外,角速度傳感器(陀螺儀)在汽車導航和姿態(tài)控制中也發(fā)揮著關鍵作用。

億波達首席技術官張裕華表示,現(xiàn)在汽車應用的MEMS傳感器,為汽車帶來安全性、健康以及智能是必不可少的。

在智能駕駛當中,人們關注度最高的慣性導航系統(tǒng)。它其實就是通過慣性傳感器以及全球定位系統(tǒng)來確定位置,然后再匹配高精度的地圖來確定汽車具體的位置。此外,如果汽車是在運行當中的話,還要借助毫米波激光雷達、攝像頭以及超聲波雷達來感知現(xiàn)在汽車所處的環(huán)境。

慣性導航系統(tǒng)(IMU)主要是6軸MEMS加速度計和陀螺儀構成的組合,另外再加上GNSS衛(wèi)星信號。IMU可以不依賴外界環(huán)境,通過自己的計算來定位自己的位置。那么未來的技術趨勢是怎樣的呢?

張裕華認為,高精度MEMS傳感器的發(fā)展趨勢,很重要的一個就是從MEMS這個級別進到NEMS級別。

NEMS作為MEMS的延伸,具有更小的尺寸和更高的精度,對于實現(xiàn)更高性能、更低功耗和更小尺寸的傳感器具有重要意義。

目前MEMS級別被限制的主要是深硅刻蝕工藝。深硅刻蝕工藝是MEMS制造中的關鍵技術,目前這種技術對電容式的陀螺儀可以刻到20:1的深寬比,這其實還是MEMS水平?!艾F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到NEMS的水平,間距可以做到200納米,也就是0.2個微米,那么深寬比可以達到100:1以上”張裕華說道。

另外一個技術趨勢則是MEMS傳感器的封裝進步,2.5D封裝開始向3.5D先進封裝發(fā)展。3.5D封裝結合了3D封裝和2.5D封裝的特性,并在其中引入了混合鍵合技術。簡單來說,3.5D封裝就是3D+2.5D的封裝方式,再加上混合鍵合技術的加持??梢宰孧EMS傳感器更小尺寸,功耗也會有所降低。3.5D封裝將會推動MEMS傳感器在各個領域的應用和發(fā)展。
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