MEMS感測器成行動產品整合重點
- DIGITIMES企劃
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智慧型手機、平板電腦，甚至是筆記型電腦，已經開始大量使用MEMS微機電元件，讓裝置本身具備環境感知的擴充應用，尤其是Apple的iOS Device採行陀螺儀、加速度計、地磁感應...元件後，使單純的智慧手機、平板電腦能擴展更多有趣的軟體應用，也等於給第三方程式設計師更多實踐創意的開發平台。
Apple iPhone、iPad等小螢幕與中型螢幕的行動智慧產品，已將MEMS元件列為標準配備，甚至出現所使用的感測器越來越多的現象，早期使用MEMS微機電元件大多有設計的目的性整合，如在硬碟附近增設加速度計，當筆記型電腦或行動硬碟摔落時，可以即時感測得知硬碟處於危險環境，透過內部設計韌體即時將讀寫臂停靠在安全磁區，避免硬碟摔落損及資料安全。
微機電應用多元 提升行動裝置應用新體驗
微機電系統(Microelectromechanical systems；MEMS)感測元件，目前行動裝置整合嵌入式系統應用相當熱門，而在終端裝置整合MEMS元件後，可使原本不易操作或輸入大量資料的行動裝置，讓使用者可更直覺應用裝置的晃動、傾斜產生同步輸入指令，用以控制遊戲進行，是讓產品更便於使用的關鍵。
而目的性的裝載MEMS微機電元件，發展迄今，微機電元件的成本與技術持續改善，不只是單位價格持續壓縮，單位元件可整合的感測項目也變得更豐富、精確，甚至可以達到MEMS整合型晶片，滿足硬體平台一顆購足的應用需求。
以iPhone、iPad為例，目前已經整合光感應器、近接感應器、加速度計、方向感應器等多重MEMS感測元件，新款產品還追加空間感測更精確的多軸陀螺儀元件、地磁感測元件等，不只是有2D方向性的感測能力，還升級了立體空間的旋轉、移動感測應用，而地磁感測功能也不光僅當指南針使用，還可搭配網路的街景地圖功能，直接把平板或智慧型手機的位置角度即時變更呈現的立體地圖視角，讓智慧裝置的使用型態更為人性、直覺。
微機電元件建構全新控制人機介面
尤其是在Wii遊戲機與iPhone智慧行動電話，透過整合MEMS陀螺儀、加速度計創造體感應用控制熱潮後，MEMS感測器的使用已逐漸滲透各式CE產品應用，透過不需利用硬體鍵、不用進入系統選單調整設定，即可利用單純的產品方向、角度或環境光感應等條件，來控制終端裝置的對應功能，尤其是在數位相機，已有大量的新機型裝載了水平感測器、方向感測器，讓相機能感知用戶取景是否有達到準確的水平構圖，而不同取景方向也能在拍攝同時記錄，而不用事後手動進行圖片旋轉與微調。
隨著MEMS感測器成本持續壓縮，MEMS元件的市場需求不斷提升，目前幾乎中、高價位的資訊產品已開始將MEMS元件列為標準設計，幾乎一線、二線的智慧手機多少都會整合3種以上的MEMS感測功能。
以成本面檢視，能感測三軸資訊的感測器件，成本約在1.5~3美元，陀螺儀或更高精度的感測元件，多以智慧型手機、高階平板電腦整合為主，一般性低精度的感測元件，則多以電子羅盤、慣性感測器、加速度計等應用較為普遍。
而MEMS元件大多採用多功能性整合型態設計，隨著終端產品整合的MEMS感測微機電偵測項目持續增加，形成多種MEMS元件以單一封裝的形式產出多功能MEMS解決方案的應用形式，這對電子產品來說，可以更有效的運用有限的載板空間與機構空間，更進一步縮小產品尺寸。
多軸MEMS元件 精度、器件體積多方升級
而多數號稱多軸的高精度感測MEMS器件，多是將加速度計、陀螺儀、電子羅盤...等與空間感測相關MEMS元件，以系統級封裝(System in Package；SiP)進行整合，當嵌入式系統需要擷取環境空間資訊時，可以先在MEMS SiP內先透過整合晶片處理前期各元件感測數據，先將感測器雜訊、誤動作等訊息過濾，透過內部多元感測器件先進行資料的提取與篩選，提升感測數據的輸出精度，而這類將多感測器元件整合的高精度MEMS單顆元件，也不失為行動裝置的環境感測應用方案。
即便多軸設計的感測器SiP有便於開發、整合產品需求的極大優勢，但實際上多軸整合因為是單一晶片多顆MEMS元件，在控制產出良率方面，可能會有一定程度的製作耗損，尤其是在後期產品測試段出現的耗損品，會較單一功能的MEMS更明顯，這也造成整合型的MEMS SiP單價會較單顆貴許多的原因；而且，若整合型MEMS SiP內部單組元件出現故障，也可能造成全機MEMS感測功能出現誤動作問題。因此多數量產產品設計，大多仍採單顆元件方式進行功能整合。
在實際產品應用方面，智慧型行動電話一般會僅用到三軸設定的感測器而已，一方面手機感測動態的精度要求不高，一方面也是為了壓低整體料件成本，而此種等級的MEMS元件較主流、產品良率最高，也相對較耐用，此外，這類三軸MEMS元件的單價也是相對較低的。
如果是要針對性的提升空間感測能力，即產品需導入多軸MEMS元件來強化空間感測性能，一般的作法會改用更多軸的MEMS元件來升級感測效果，目前已有六軸以上MEMS感測器可供選用，該元件可利用多個感測器協同偵測、分析，透過更多環境數據參照提升空間偵測精確度。
對於一般中？低價價格導向產品來說，採行的MEMS元件頂多使用單軸、雙軸加速度計或追加三軸數位與模擬元件的MEMS器件，目前MEMS業者也發展出經濟型的三軸感測解決方案，透過元件提供的增強特性，或改進的感測元件技術，再加強元件功耗表現改善器件效能。
MEMS技術持續發展，器件尺寸、功耗表現已有突破性進展，例如六軸加速度計具更高效能與準確度，與主流的三軸感測應用有突破性的改良，而三軸應用可能僅能令裝置滿足基本動作控制、手勢指令應用，若升級六軸感測水準，可在偵測精度實現更高複雜度的手勢或裝置狀態感測。
