您是否想過(guò)一部智能手機(jī)中有多少個(gè)單獨(dú)的組件？

加速度計(jì)和陀螺儀可以檢測(cè)手機(jī)的運(yùn)動(dòng)；光傳感器，溫度傳感器，壓力傳感器和濕度傳感器可測(cè)量手機(jī)的環(huán)境；還有用于連接的RFID，藍(lán)牙和WiFi的傳感器；以及用于聲音的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器。

這些組件中的大多數(shù)是微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）。MEMS技術(shù)驅(qū)動(dòng)傳感器變小，而傳感器越來(lái)越小，又使物聯(lián)網(wǎng)觸角延伸得越來(lái)越廣。

什么是MEMS技術(shù)？

微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)使用半導(dǎo)體制造工藝來(lái)生產(chǎn)尺寸范圍從小于一微米到幾毫米的小型化機(jī)械和機(jī)電元件。MEMS設(shè)備可以從沒(méi)有運(yùn)動(dòng)元件的相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)到具有多個(gè)運(yùn)動(dòng)元件的復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)。

微機(jī)電系統(tǒng)不僅用于傳感器，還用于許多領(lǐng)域。除了感知傳感器外，還用于通信模塊，執(zhí)行器和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。它們都是微型機(jī)器，  其組件的大小從微米（百萬(wàn)分之一米）到毫米不等。

MEMS設(shè)備范圍很廣，從沒(méi)有任何活動(dòng)部件的簡(jiǎn)單機(jī)器到 具有多個(gè)活動(dòng)部件的復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)。這些系統(tǒng)有許多不同類(lèi)型： 磁性，電氣，熱，化學(xué)，光學(xué)和機(jī)械系統(tǒng)。

制造MEMS器件需要采用與制造其他半導(dǎo)體電路相同的許多技術(shù)：氧化，擴(kuò)散，離子注入，低壓化學(xué)氣相沉積（ LPCVD），濺射等。另外，MEMS使用諸如微機(jī)械加工的專(zhuān)門(mén)工藝。

與早期實(shí)現(xiàn)相同功能的方法相比，MEMS設(shè)備更小，成本更低，功耗更低。它們也非常敏感且非常準(zhǔn)確。MEMS器件還具有出色的可重復(fù)性，因此還受益于半導(dǎo)體工藝技術(shù)固有的嚴(yán)格公差。

不利的一面是，盡管零件的生產(chǎn)成本非常低，但與設(shè)計(jì)，鑒定和制造MEMS產(chǎn)品相關(guān)的投資卻很大。結(jié)果，制造商不太可能為小批量應(yīng)用開(kāi)發(fā)零件。

MEMS器件類(lèi)型和MEMS應(yīng)用

典型的MEMS傳感器采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，該機(jī)械結(jié)構(gòu)可響應(yīng)機(jī)械或電氣刺激（壓力，運(yùn)動(dòng)，加速度，磁場(chǎng)等）而以受控方式運(yùn)動(dòng)。其中典型的技術(shù)是使用移動(dòng)來(lái)改變可變電容的極板之間的距離。

陀螺儀需要多個(gè)MEMS結(jié)構(gòu)來(lái)測(cè)量角運(yùn)動(dòng)

輸出可以采用多種形式：模擬電壓；輸出電壓；標(biāo)準(zhǔn)串行總線，例如SPI或I2C；或在汽車(chē)安全氣囊應(yīng)用中流行的專(zhuān)用協(xié)議（例如DSI或PSI5）；無(wú)線連接選項(xiàng)包括低功耗藍(lán)牙（BLE）。

MEMS器件可用作單功能傳感器。

MEMS陀螺儀通過(guò)利用科里奧利加速度來(lái)測(cè)量角旋轉(zhuǎn)，該加速度在質(zhì)量朝向和遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心移動(dòng)時(shí)在MEMS框架上產(chǎn)生力。陀螺儀有單軸，雙軸和三軸版本，適用于不同的應(yīng)用：例如，雙軸陀螺儀用于游戲和光學(xué)圖像穩(wěn)定，而三軸陀螺儀可滿足汽車(chē)遠(yuǎn)程信息處理和導(dǎo)航的需求。

加速度計(jì)還使用框架中的質(zhì)量來(lái)測(cè)量靜態(tài)加速度（即重力）和動(dòng)態(tài)加速度（例如振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，傾斜，沖擊等）。歸入加速度計(jì)的設(shè)備包括傾角儀，震動(dòng)傳感器，腦震蕩傳感器，傾斜傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器。加速度計(jì)還具有不同的軸組合：在汽車(chē)碰撞傳感器中發(fā)現(xiàn)單軸設(shè)備，在機(jī)器人技術(shù)，振動(dòng)監(jiān)控和防篡改應(yīng)用中出現(xiàn)三維單元。

壓力傳感器通過(guò)其在MEMS結(jié)構(gòu)中引起的偏轉(zhuǎn)來(lái)測(cè)量壓力。有一些版本可以測(cè)量相對(duì)于大氣壓的壓力，也可以測(cè)量相對(duì)于真空密封室的絕對(duì)壓力。MEMS壓力傳感器還可以間接測(cè)量其他量，例如流體流量，高度和水位。

磁力計(jì)使用各種物理現(xiàn)象，例如霍爾效應(yīng)，測(cè)量磁場(chǎng)引起的機(jī)械效應(yīng)。

慣性測(cè)量單元（IMU）測(cè)量線性和通過(guò)組合三軸加速度計(jì)和陀螺儀成單個(gè)單元角加速度; IMU還可以包括磁力計(jì)和壓力傳感器，以提供有關(guān)設(shè)備三維方向和運(yùn)動(dòng)的信息：x,y和z軸上的加速度；俯仰，滾動(dòng)，偏航，高度等。應(yīng)用包括無(wú)人駕駛自動(dòng)駕駛汽車(chē)（UAV），機(jī)器人技術(shù)和工廠自動(dòng)化，航空電子設(shè)備，智能手機(jī)和平板電腦，虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲。

MEMS麥克風(fēng)通過(guò)測(cè)量聲波撞擊由可移動(dòng)膜片和固定背板組成的可變電容元件時(shí)的電容變化來(lái)工作。它們被廣泛用于空間受限的消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用，例如智能手機(jī)和平板電腦。

MEMS生物傳感器中，生物分子相互作用導(dǎo)致MEMS結(jié)構(gòu)中可測(cè)量的運(yùn)動(dòng)。例如，在結(jié)核病（TB）檢測(cè)中，涂有TB抗體的MEMS懸臂在將受感染的血液樣本置于其上時(shí)會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。