意法半导体在MEMS技术领域的优势

MEMS（微机电系统）技术深受运动、加速度、倾斜以及振动等传感器应用的欢迎。今天的MEMS传感器是系统级封装解决方案，具有高分辨率、低功耗和小尺寸等优点。意法半导体拥有一条业界领先的8英寸生产线，以先进的过程控制方法和大规模制造能力为特色，所制造的元器件的公差极小，成本极具竞争力。

ST的MEMS的目标应用包括计算机外设、电信设备、汽车、工业和消费电子市场中的多种应用。

MEMS应用领域

根据市调公司iSuppli的评级，意法半导体是消费电子和移动通信MEMS传感器市场最大的供应商，收入超过3.5亿美元 , MEMS加速传感器和陀螺仪让设备厂商研制出各种高性价比的运动控制型设备，并取得市场成功。这些传感器能够给手机、MP3/MP4播放器、PDA、平板电脑或游戏机控制器增加智能人机界面，把用户的手腕、胳膊和手的运动与应用程序、页面内以及页面之间的浏览、游戏机中的人物动作等设备功能联系起来，实现真正意义的人机互动。

便携设备中的数据保护是MEMS传感器的另一种应用。当出现自由坠落或者其它异常运动时，MEMS加速计将立即通知系统终止全部的硬盘驱动器（HDD）读写操作，并将磁头固定到安全位置。意法半导体的加速计还经常集成在洗衣机或烘干机等家电设备中，充当振动检测器，用于稳定失衡的负荷，防止机器出现过量的磨损而发生故障。

MEMS陀螺仪，也称角运动传感器，可以辅助加速计，使游戏机和遥控器的人机界面变得更加炫酷。这些陀螺仪还能消除晃动对数字摄像机或数码相机画质的影响，提高图像或相片的清晰度，并可使汽车导航增加航位推算和地图匹配功能。由于GPS卫星信号无法覆盖每一个角落，例如，在建筑物内或高楼林立的城区通常没有卫星信号，在这种情况下，航位推算系统通过监测运动、行程和海拔，修正数字罗盘读数，继续为用户提供准确的导航信息。
 
MEMS磁传感器测量地球磁场的强度和/或方向，因而能够确定以北极为参考轴的前进方向，增强便携消费电子产品的电子罗盘功能，包括方位定向、地图/显示屏定向、定位关联服务和航位推测。在一个9自由度(DoF)  多传感器模块内，磁传感器可补充加速度计和陀螺仪的功能。

压力传感器可满足应用对全量程和高分辨率的要求：应用实例包括手持设备的气压计功能和硬盘驱动器的“飞行高度”控制功能。随着硬盘驱动器小型化趋势和存储容量不断提高，磁头与盘面之间的距离极易受到气压变化的负面影响。

微加工声学器件，也称MEMS话筒，可提高现有的和新兴应用设备的音质、可靠性和成本效益，目标应用包括手机、笔记本电脑、录像机、数码相机以及助听器或电子听诊器。将多个MEMS话筒组合成阵列可实现更多功能，如噪声抑制和方向拾音。这在噪声很大和无法控制的环境内，对于提高声音清晰度很有帮助，可以有效提高移动会话和会议的音质。 

MEMS向内置多传感器的智能器件发展

MEMS技术的发展方向

位于MEMS技术发展最前沿的意法半导体已经开始在一个封装内整合多个传感器：加速计、陀螺仪、地磁计、压力传感器，这个多路传感器一体化解决方案可大幅提升各种应用设备的功能性和性能。iNEMO是这种发展趋势的一个典型实例。在这些多传感器产品内，集成传感器可实现自主和自动系统，监测特定的条件，并根据监测结果执行相应的操作，用户无需干预或只需稍加介入。此外，‘智能传感器’整合MEMS器件和处理功能，无需主处理器介入，独立运行传感器算法，从而能够降低系统级功耗，这对耗电量极大的手持设备非常重要。

意法半导体的多传感器模块沿用业界独一无二的先进的滤波和预测软件iNEMO Engine。该软件利用精密算法融合所有传感器的输出数据，能够在精度、分辨率、稳定性和响应时间等方面提高系统整体性能，大幅改进用户的使用体验。

硅微加工技术还被用于开发各种热射流MEMS器件。意法半导体是热喷墨打印机喷头市场的老牌劲旅，为主要的喷墨打印机制造商提供喷头芯片。打印头芯片内含有数百个微型通道，这些墨水通道与相应的装满墨水的微型墨盒相连。同一芯片上的加热元件与控制电路将墨水蒸发，把微小墨水气泡喷射到打印纸上。

ST具有重大突破意义的Lab-on-Chip芯片同样也利用了硅的电气特性和热特性，这个解决方案用成本低廉的一次性便携工具取代了成本昂贵、耗时的固定地点实验室分析过程。意法半导体的In-Check™产品平台是业内首款通过精确控制热量来扩增DNA并进行微矩阵检测的基因芯片。因为硅的热特性非常出色，准许在同一芯片上实现电子温度控制，所以Lab-on-Chip芯片能够对DNA样本进行精确的加热和冷却处理，DNA分析结果的精确度可与价值数万美元的实验室媲美。与传统的诊断系统相比，MEMS因为外形小，耗电量少，只需很少的试剂，所以更能节省成本。

意法半导体还在医疗保健领域成功地应用微射流MEMS技术，例如，可以安装在一次性敷贴内的微型胰岛素注射泵。意法半导体与Debiotech公司合作开发的胰岛素注射泵能够精确模拟胰腺分泌过程，向人体持续输注胰岛素，同时还能检测注射泵可能存在的故障，为病患提供深一层的保护。基于MEMS的Jewel Pump采用大规模半导体制造技术，成本比现有的解决方案更容易让病患接受，同时，其可靠性和精确度是其它解决方案无法比拟的。

意法半导体的MEMS压力传感器还是另一项创新应用的核心技术：能够24小时检测和观察眼压变化的智能隐形眼镜。作为意法半导体与Sensimed的合作开发成果，这个独一无二的辅助诊断工具有助于专家提前发现青光眼，通过同步治疗方法与病患的内部生物钟能够使治疗效果最大化。

 
体内体外的MEMS前沿应用

MEMS制造

MEMS技术可以使包括传感器和致动器在内的器件得以使用与半导体工业多年完善的芯片制造工艺相同的大规模低成本制造技术制造，从而能够取得更高的可靠性和更低成本。

2006年，意法半导体在意大利Agrate地区建立了一条MEMS器件专用200mm (8英寸)晶圆生产线，成为世界首个拥有MEMS专用生产线的大型半导体公司。这一有魄力的举动大幅降低了产品的单位成本，并加快了现有应用领域扩大和新市场开发。意法半导体的主要MEMS制造设施包括位于意大利Agrate和卡塔尼亚的前工序制造厂、法国卢塞和Crolles的逻辑芯片制造厂、马尔他Kirkop和菲律宾卡兰巴的封装测试厂。

意法半导体在其位于马尔他Kirkop的最先进的后工序制造厂进行MEMS器件的封装测试，该工厂日产能超过100万颗MEMS芯片。整合一个微加工传感器和一个逻辑裸片的复杂器件需要严格且复杂的封装解决方案，以降低MEMS芯片受机械振动和环境因素的影响。

在前工序制造技术和工艺方面，意法半导体发现并解决了在各种应用领域大规模推广高效益的MEMS器件的关键问题。为了加快产品上市时间，实现规模经济效益，核心技术的标准化是极其重要的。作为MEMS技术标准化工作的领导者，意法半导体开发出了微致动器和加速计芯片厚外延层（ThELMA）工艺，这个0.8微米表面微加工技术可整合薄厚不一的多晶硅层，用于实现MEMS器件的结构和互连线。意法半导体采用加速计和陀螺仪的微加工技术，在一颗芯片内集成线性机械单元和角速机械单元，为客户带来巨大的成本效益和更小的产品尺寸。

意法半导体的VENSENS工艺(VENice process for SENSors)结合 ThELMA工艺，可以在一个单晶硅芯片内整合一个空腔，制造一个尺寸和性能优异的压力传感器，使芯片变得更薄、更小，热稳定性和可靠性更高。

凭借各种MEMS制造工艺、产品、应用IP（知识产权）模块和可靠的商业案例，意法半导体成为这个极富挑战性、竞争激烈的市场的领导者。再加上成功的标准化工作，公司连续取得规模经济效益，客户对公司的信任不断提高，同时也在不断提高逐步扩大的MEMS市场对前瞻应用的需求。