小型化推动MEMS传感器市场繁荣

来源:微迷网    关键词:激光雷达, 激光传感器,    发布时间:2018-11-14

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 据麦姆斯咨询报道,MEMS(microelectromechanical system,微机电系统)技术的进步正在引领产品小型化(或者说产品的小型化需求促进了MEMS技术的进步),同时该技术又提高了产品的可靠性、准确性和性能。为什么MEMS会在建筑行业开辟中出新的巨大市场?Anetnet Abacus公司的Martin Keenan阐述了其原因:在印度和中国等地区的高需求推动下,这些地区基础设施发展的巨大需求促进了MEMS需求快速增长。

更小、更便宜的MEMS传感器和执行器的一系列新应用也推动了这一需求,例如企业打印机中的喷墨、医院患者的给药或数字投影仪中的微镜投射光线等,在此仅枚举几例。这种广泛的应用基础促进了各行各业对MEMS的需求大幅度增长。

据Yole预测MEMS市场规模将获得17.5%的增长率,出货量将获得26.7%的增长率,其中,消费类市场将占据最大的市场份额(市场规模占比超过50%)。好消息是几乎所有的MEMS器件都将推动此轮增长。到2023年,MEMS、传感器和执行器的出货量将达到1853亿颗。

那么,这么多传感器去往何方了?其中最突出的市场需求来自建筑行业,在该行业,采矿作业中引入了完全自主的运输工具,改进挖掘机和装载机的安全性和精确度的步伐已经加快。Komatsu(小松)公司的智能产品和Caterpillar(卡特彼勒)公司的cat Minestar技术可自主堆放垃圾,这都是现在建筑行业自动化的真实案例,其全天候运营能力在建筑行业具有非常大的竞争优势。

然而,除了消费型汽车所面临的挑战之外,建筑工业自动化设备还面临着其它重大挑战。最明显的问题是,道路上的车辆有电子地图、警示标志、灯光和道路标记等帮助车辆安全行驶。然而,越野工程车却没有这些辅助设备,需要依靠一系列传感器来确定位置和方向(这是一项比汽车所具有的功能还复杂的附加功能,因为汽车往往没有吊杆、铲斗或类似挖掘机的旋转底座)。

这些传感器包括GPS接收器和天线、倾角传感器、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)和位置传感器等。基于MEMS技术的IMU(例如村田的IMU则被视为该行业的标准)可在小于10厘米的立方体单元中进行测量,如测量三维线性加速度(三轴加速度计)和三维旋转速度传感器(三轴陀螺仪),某些情况下测量三维磁场(三轴磁力计)也是如此。

MEMS传感器另一个特别活跃的市场是激光雷达市场,用于消费型汽车和企业。MEMS激光雷达相对于传统的机械式多线束激光雷达,优势是显著的。后者需要超过一百个激光发射器和接收器同时旋转和扫描,而MEMS激光雷达只需要少量激光发射器和接收器来扫描MEMS微镜,这大大降低了成本,也提高了传感器的量产能力。不过,最大的优势还是其物理尺寸的差异,从起初置于车顶的机械式多束激光雷达,体积庞大;如今采用MEMS技术制造的激光雷达,体积与放大版火柴盒相当。

在CES 2018中,最受欢迎的产品之一是速腾聚创(Robosense)的MEMS固态激光雷达RS-LiDAR-M1,安装在菜鸟无人车G Plus中。该自动驾驶汽车旨在取代传统的送货上门和快递车辆,预计将于2018年底开始商业化生产。据速腾聚创称,MEMS激光雷达传感器还可用于测绘、无人机、工业和安全应用上。

代表汽车技术呈全面上升趋势的是测量轮胎压力的MEMS压力传感器,这款最初被视为高端车辆(保时捷和奔驰作为早期支持者)的奢侈品,如今已可以安装在所有车辆中,作为安全保障机制。事实上,政府监管也在推动需求,美国政府2002年通过的TREAD(美国汽车安全法规)法案,要求自2007年起,所有在美国销售的新车都必须安装轮胎压力监测系统(TPMS)。经过研究分析发现,TPMS系统的安装,将车辆有一个或多个严重充气不足的轮胎的可能性降低55.6%。

MEMS传感器的另一个关键应用是重型工业起重机系统,随着货物运输时间越来越短,使得起重机在卸载和装载货物时的负载摆动增加。不过,将低成本线性MEMS加速度计和陀螺仪结合到分布在起重机周围的螺栓传感器单元中,就可以通过传感器网络监控有助于起重机负载摆动的因素,从而最大限度地减少不必要的危险。其中最主要优点是能够轻松、快速且经济地将MEMS传感器改装到现有起重机上。

总体而言,基于MEMS的应用市场蓬勃发展,MEMS传感器和执行器尺寸的迅速缩小是推动这一市场繁荣的关键因素。对能够降低运营成本、提高实际效率、创造更安全工作环境的自动化解决方案的关注持续升温,也将持续加速这一发展趋势。