中心議題：

• 加速度計的類型
• 陀螺儀的類型
• 製造工藝與封裝

解決方案：

• 利用標準CMOS工藝生產MEMS產品
• 將MEMS機械結構與信號電路分開   

微機電運動傳感器（MEMS Motion Sensor）技術主要應用於汽車電子領域

，但是憑借Wii和iPhone的熱賣，該技術一舉在消費電子市場也闖出了一片天地。

據市場研究機構The Information Network調查，2008年全球MEMS應用市場增長率達到了11%
，市場規模約78億美元，其中MEMS在消費電子應用比例接近50%，整體市場規模將近35億美元。該機構預測，到2012年，全球MEMS應用市場規模將達154億美元，其中MEMS消費性電子應用規模更可增長到71億美元。

另一家市場研究機構iSuppli也指出

，手機將是MEMS技術下一個最具潛力的應用市場
，增長幅度預計可超過汽車傳感領域和電腦周邊
，到2012年
，MEMS在手機領域的應用規模更可一舉達到8.669億美元，出貨量可達2.009億顆。

MEMS市場的研究權威Yole Development更認為，2012年MEMS在手機應用的整體市場規模有機會上看25億美元。

當然，要將MEMS運動傳感器技術真正導入消費電子應用，也並非一件容易的事情，首要任務就是克服價格與技術成熟度的問題。不過，有Wii和iPhone熱賣在前，市場和主要芯片供應商一致看好該項技術的成長潛力。

MEMS運動傳感器技術概述

MEMS運動傳感器囊括多種傳感器技術。用來測量物體加速度的傳感器叫做加速度傳感器（加速度計）；用來測量物體角速度的傳感器叫做角速度傳感器（陀螺儀）；也有將二者相結合的慣性測量單元（IMU；Inertial Measurement Unit）。另外，還有測量高度變化的氣壓計，以及感測絕對方向的電子羅盤。

目前由於價格因素
，市麵上出售的運動傳感器大都是加速度計。據iSuppli調查顯示，2008年加速度計的出貨量較2007年增長了將近2倍，預計2009年的出貨增長率可望達到40%左右。

而陀螺儀的研發雖然早於加速度計，但是因為設計結構較為複雜
，單價始終偏高，在市場上的普及程度反而不如加速度計。據iSuppli調查顯示，陀螺儀至少要到2010年nian之zhi後hou，才cai會hui有you比bi較jiao明ming顯xian的de市shi場chang需xu求qiu出chu現xian。不bu過guo，陀tuo螺luo儀yi的de用yong途tu仍reng然ran很hen廣guang。而er隨sui著zhe製zhi造zao與yu整zheng合he技ji術shu的de進jin步bu以yi及ji市shi場chang需xu求qiu的de增zeng加jia
，集ji加jia速su度du計ji與yu陀tuo螺luo儀yi於yu一yi身shen的deIMU芯片，未來必將成為運動傳感器真正的王者。
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加速度計的類型

加速度計的類型主要有四種：壓阻式
、電容式、壓電式和熱對流式。

壓阻式：結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)，實(shi)現(xian)較(jiao)為(wei)容(rong)易(yi)，特(te)別(bie)適(shi)合(he)用(yong)來(lai)測(ce)量(liang)低(di)頻(pin)加(jia)速(su)度(du)應(ying)用(yong)。不(bu)過(guo)，這(zhe)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)電(dian)阻(zu)值(zhi)易(yi)隨(sui)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)而(er)產(chan)生(sheng)零(ling)位(wei)漂(piao)移(yi)及(ji)靈(ling)敏(min)度(du)漂(piao)移(yi)，需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)。

電容式：youyuliyongdianrongxiaoying，yincifenbianlvxiangdanggao，yejuyouhengaodelingmindujiliangcefanwei，qidongtaixiangyingshijianduan，shihegaopindejiasuduyingyong。erqiekekaoxinggao，nenggouzaigaowen、高壓
、qiangfushejiqiangcichangdengeliedehuanjingzhonggongzuo
，yenengnaishoujidachongji，shiyongfanweijiguang。tongshiyouyudianrongshiweifeijiechushiliangce，suoyishiyongshoumingkeyihenchang。lingwai
，dianrongshijishunenggoutongguohuishoukongzhilairangjiasudujidezhendongjiegouweichizaixianxingcaozuoquyu，citexingyouzhuyugaishanchuanganqidelingmindu，yenengtishengqiwendingxing。buguo

，dianrongshijiasudujicaishuzhuangjiegou，zaishengchanshejijuyouxiangdangnandu，bingburongyizhangwo。

壓電式：雖然也能做到回授控製的要求，而且具有體積小、響應速度快
、位移量小和消耗功率低等特色，但由於矽半導體並非壓電材料，而一般的壓電工藝不兼容於IC標準工藝，因此在商業化上仍有許多困難需要克服。

熱對流式：liyongyigejiaredezhongqipaozaijiasuduyingxiangxiadeyundonglaitancejiasudu。gaifangshiyinweicaiyongrechuandaoyuanli，qijiegouzhongbingmeiyoukedongbufen，suoyibuhuichuxianzhanlian、顆粒等問題
，而且能承受50000g以(yi)上(shang)的(de)巨(ju)大(da)衝(chong)擊(ji)，也(ye)具(ju)有(you)低(di)成(cheng)本(ben)優(you)勢(shi)。不(bu)過(guo)，它(ta)對(dui)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)更(geng)為(wei)敏(min)感(gan)，響(xiang)應(ying)頻(pin)率(lv)也(ye)無(wu)法(fa)太(tai)快(kuai)，也(ye)有(you)功(gong)耗(hao)偏(pian)高(gao)的(de)限(xian)製(zhi)。此(ci)外(wai)
，此(ci)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)隻(zhi)能(neng)做(zuo)到(dao)二(er)軸(zhou)的(de)感(gan)測(ce)能(neng)力(li)，尺(chi)寸(cun)也(ye)比(bi)電(dian)容(rong)式(shi)及(ji)壓(ya)電(dian)式(shi)大(da)。

陀螺儀的類型

陀螺儀的類型主要包括音叉式、雙質量振動式
、半球諧振式、環式及梳狀驅動諧振式等。

這些技術有一個共同點，即它們都是以振動塊而非傳統的旋轉塊（rotating mass）為基礎。主要原因是MEMS技術中難以做出全程旋轉的結構，而使用振動方式並通過科裏奧利效應（Coriolis Effect）的計算，也同樣能夠獲得角速度變化的測量。在此結構中

，振動塊為驅動端，另外還會有感測端
，將物理變化量傳送出去。

為了形成諧振的動作，必須采用適當的材料，包括矽晶
、陶瓷
、石英等，其中以石英的性能最佳（可靠性、靈敏度、抗溫度漂移），但以矽晶的成本最低

，且能采用標準的CMOS芯片工藝。

製造工藝與封裝

製造的材料不同，所使用的工藝也不同。利用石英製造的代表廠商，例如日本的Epson Toyocom
，該公司以石英（QUARTZ）材料的穩定性，結合了MEMS製造技術
，在2006年推出了“QMEMS”技術。根據該公司對QMEMS的描述就是：通過微加工技術
，使水晶材料具備機械、電子、光學
、化學等方麵的特性
，並增加高精度
、高穩定附加值的技術。

weici
，gongchengshicaiyongleisiyushengchanxinpiandezhizaojishu，danshiyongguangzhaoshikezhizaoshi，pingtandudeyaoqiuhuibiandegengjiayange。ciwai，bandaotishengchanshebeibixutiaozhengchengnengshihechulishiyingyuanliao，erfeiyuanxiansuoshiyongdeguijing。shouxian，guangkejiaodebomopingfangzaijingyuanshang，zaijingyuanshangyouyonglaiwanchengyuanjianshejideguangganyingshiguangzhao。pingmianguangzhaoxiadangzhixingziwaixianpuguangliuchenghou
，biankechanshengchupuguangheweipuguangdequyu

，ranhoubuxuyaodequyukejiyouhuaxuexijidebangzhulaishikediao，liusuoxudexingzhuang。zuihou，cijingyuanhuijinxingqiegebingbei切成小方塊，所生產出來的MEMS芯片就可以進行封裝了。

但是
，為了壓低MEMS運動傳感器的價格，擴大其市場應用範圍
，一種利用既有標準CMOS工藝來生產MEMS產品的技術便應運而生。這種名為CMOS-MEMS的技術無需特殊的生產設備

，可直接在既有的半導體生產流程上完成MEMS的產品。相較於過去MEMS產品必須先在自有廠房內完成機械結構的生產模式
，CMOS-MEMS技術對於量產、係統整合和低價化更有優勢。

不論是加速度計或陀螺儀
，最常見也是最可行的作法都是將MEMS機(ji)械(xie)結(jie)構(gou)與(yu)負(fu)責(ze)信(xin)號(hao)調(tiao)整(zheng)與(yu)測(ce)量(liang)的(de)電(dian)路(lu)分(fen)開(kai)設(she)計(ji)
，再(zai)通(tong)過(guo)封(feng)裝(zhuang)的(de)方(fang)式(shi)整(zheng)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)
，封(feng)裝(zhuang)上(shang)可(ke)以(yi)采(cai)取(qu)堆(dui)棧(zhan)或(huo)並(bing)排(pai)其(qi)中(zhong)一(yi)種(zhong)方(fang)式(shi)。專(zhuan)家(jia)表(biao)示(shi)
，機(ji)械(xie)與(yu)電(dian)路(lu)是(shi)兩(liang)個(ge)差(cha)異(yi)性(xing)很(hen)大(da)的(de)元(yuan)件(jian)，要(yao)將(jiang)之(zhi)結(jie)合(he)存(cun)在(zai)很(hen)大(da)的(de)障(zhang)礙(ai)，如(ru)果(guo)機(ji)械(xie)與(yu)電(dian)路(lu)一(yi)定(ding)要(yao)強(qiang)行(xing)結(jie)合(he)
，那(na)麼(me)將(jiang)會(hui)犧(xi)牲(sheng)性(xing)能(neng)。采(cai)用(yong)分(fen)開(kai)設(she)計(ji)的(de)方(fang)式(shi)

，在(zai)性(xing)能(neng)與(yu)質(zhi)量(liang)上(shang)更(geng)有(you)保(bao)障(zhang)
，因(yin)此(ci)分(fen)開(kai)設(she)計(ji)是(shi)最(zui)好(hao)的(de)方(fang)式(shi)。

不過，晶圓級的整合畢竟能夠提供更優異的元件緊湊度
，有助於降低尺寸與量產成本
，也能減少額外元件及阻抗損耗
，以及封裝
、測試上的成本，所以MEMS元件還是會朝向單芯片的方向發展。據了解
，目前有些IDM大廠，如ADI、Infineon等已可做到CMOS-MEMS的單芯片工藝技術。這是因為ADI、Infineon擁有MEMS和電路的所有技術
，所以能將其MEMS工藝放在整個生產流程的中段。而像台積電、聯電等台灣的晶圓代工廠，雖然也有CMOS-MEMS工藝，但是都偏向於先做完CMOS的IC電路，再完成MEMS的結構。