導讀：MEMS器件廠商正全力布局九軸傳感器市場?？春靡苿釉O備對加速度計、陀螺儀與磁力計等傳感器需求持續增長，包括意法半導體、Bosch Sensortec與InvenSense等業者皆已積極厚實產品組合，為九軸解決方案開發做好準備，爭搶龐大商機。
九軸MEMS解決方案即將大舉導入移動設備市場。隨著移動設備室內導航、手勢辨識等動作感測應用日趨普及，MEMS器件不僅出貨量持續翻倍上揚，各家業者的產品線亦持續擴大（見表1），且產品設計方式亦出現重大轉變；除持續整合各種器件、朝向多重感測的方向發展外，也開始導入微控制器（MCU）以實現智能控制，降低終端產品的耗電量。
整合MCU更省電智能，九軸MEMS明年登場
意法半導體MEMS技術營銷經理郁正德表示，輕薄短小與更長的電池續航力，已是移動設備原始設備制造商（OEM）戮力追求的目標；而MEMS傳感器也在該趨勢中，逐漸演進為多軸合一的產品設計，但僅僅如此，仍無法大幅降低傳感器所帶來的耗電量，所以市場需要MEMS器件能具備智能開關功能，也因此造就MCU與多軸MEMS的整合需求。
事實上，多軸MEMS與MCU結合的設計概念過往就曾被業界提出，但卻存在著許多技術挑戰。主要由于MEMS與MCU所使用的半導體制程不同，且過去器件微縮的技術不如現今成熟，往往會使得整合后的器件尺寸過大，導致多軸MEMS中的磁力計加劇系統電磁干擾（EMI），影響移動設備用戶體驗。
為滿足市場對移動設備零部件簡化的需求，意法半導體將于2013年推出整合ARM Cortex-M0 MCU核心的九軸MEMS運動傳感器，其尺寸僅4毫米×4毫米，不僅可減少印刷電路板的占用空間，且透過MCU也可智能控制運動傳感器的開關功能，使其不會一直處于運行狀態而耗電，并將各種傳感器所搜集到的訊號集中處理，分擔應用處理器的負擔。
然而，整合MCU的智能九軸傳感器其成本勢必也較過往更高，是否能受到OEM青睞也成為業界關注的問題。郁正德分析，由于目前MCU與MEMS的產能都逐年快速成長中，市場競爭相當激烈，導致價格亦一路下滑，因此未來高整合度MEMS在價格上的競爭力并不會輸傳統單顆的設計，預期將非常具有市場潛力。
融合九軸演算技術，應美盛攻移動設備市場
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另一方面，專注于消費性電子領域的應美盛（InvenSense）也發表該公司九軸MEMS解決方案：MPU-9150，以擴大其市場占有率。該九軸MEMS成功整合加速度計、陀螺儀與磁力計的演算技術，可為移動設備實現高精確、低耗電量的用戶體驗。
據了解，MPU-9150九軸MEMS由InvenSense自身六軸傳感器：MPU6050與AKM的AK8975磁力計所整合而成，尺寸為4毫米×4毫米×1毫米，采用LGA封裝。該公司同時也將AKM磁力計校準演算法融入其運動感測應用軟體平臺（MotionApps Software Platform）中，借此提供九軸運動感測功能。
另一方面，由于MPU-9150可將加速度計、陀螺儀、磁力計的原始輸出值，融合成單一的感測數據流（Sensor Fusion Data Stream），因此，軟件開發者可輕易將運動感測界面功能運用到開發程序中，開發各式各樣的應用程序。
除意法半導體與InvenSense外，Bosch Sensortec也已開始加快腳步，新增其磁力計產品線，為日后九軸MEMS器件發展做好準備。
搶進九軸MEMS，Bosch Sensortec邁大步
繼今年6月推出六軸運動傳感器后，Bosch Sensortec再推出三軸磁力計：BMM150，借此構筑該公司九軸傳感器產品線。
Bosch Sensortec全球營銷總監Leopold Beer表示，BMM150面市后，該公司將成為唯一可自制加速度計、陀螺儀、壓力計與磁力計的MEMS供應商，并可提供移動設備OEM更完整的產品線；透過同一系列產品的軟、硬件溝通與整合，OEM將可輕松在產品中實現九軸空間自由度運動傳感器的所有功能。
由于移動設備輕薄短小的設計風潮大行其道，因此OEM對MEMS傳感器的尺寸與效能要求也日益嚴苛；尤其是關乎移動導航應用的磁力計，若無法進一步將尺寸微縮，將會使系統飽受EMI之苦，因此各家MEMS供應商皆戮力開發更小尺寸的磁力計。
Beer進一步指出，BMM150采用晶圓級封裝（Wafer Level Chip Scale Package, WLCSP）技術，因此可實現邊長僅1.56毫米、高0.6毫米的精巧尺寸，將有助搶攻移動設備市場商機。
磁力計邊長的微縮不僅可減少印刷電路板占用空間，且能降低磁力計對電路板上其他周邊器件的電磁干擾，使系統不穩的機率大幅下降；而減低高度則可使行動裝置更加輕薄，且更易于在狹窄的機體空間內導入系統設計。
然而，尺寸微縮卻也容易帶來效能不彰、散熱不易等缺點。特別是磁力計本身在進行南北極方向定位時，需要相當龐大的資料運算，并且常常要與加速度計、陀螺儀等傳感器搭配應用，都會使電源功耗快速攀升，因此，磁力計如何兼顧小尺寸與效能已是產業界關注重點之一。
為因應此一技術挑戰，BMM150特別導入Bosch Sensortec獨特的FlipCore磁場量測技術，可為磁力計節省三分之一的功耗，且在10Hz的數據傳輸速率下，最低功耗消耗僅170微安培(μA)，量測范圍更可達±1300微特斯拉(μT)。
正當各家MEMS器件廠商積極開發九軸解決方案之際，被業界稱為第十軸的壓力計也受惠室內導航應用興起，逐漸在市場上嶄露頭角。
室內導航應用添動能MEMS壓力計身價翻紅
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在室內導航應用逐漸受到市場重視后，負責感測大氣壓力變化并提供使用者高度定位資訊的壓力傳感器，也將于明年大量導入智能手機中，成為繼加速度計、陀螺儀與磁力計后，另一備受看好的MEMS器件。
郁正德表示，隨著室內地圖資訊日趨完整、無線區域網路（Wi-Fi）熱點越來越多與多軸MEMS成為移動設備標配等條件成熟，室內導航的應用生態已逐漸確立，將帶動壓力傳感器需求明顯增加。
郁正德進一步指出，透過加速度計、陀螺儀與磁力計等傳感器進行室內慣性導航，已是目前移動設備中相當普遍的應用，但慣性導航卻僅限于室內平面導航，而無法給予更為精準的高度資訊，因此須倚重可感測大氣壓力變化的壓力傳感器，進而強化室內導航的精準度。
事實上，過去幾年受限于應用市場遲遲無法進一步擴大，壓力傳感器出貨量始終不大。郁正德不諱言，2011年時意法半導體出貨量僅一百萬顆，對公司營收的貢獻不多，但現今室內導航應用的生態系統已趨完整，預計2012年壓力計出貨量可望成長為近二千萬顆，而主要導入的終端裝置則以智能手機為大宗。
據了解，目前意法半導體的壓力傳感器已全面導入三星旗艦機Galaxy S3智能手機中。未來在室內導航應用日趨完整后，中高端智能手機將納為標配將指日可待。
郁正德強調，要獲得客戶更多的青睞，壓力傳感器除須對高度變化的感測更為敏感、反應速度必須更快外，價格方面也須持續壓低至1美元左右，且還要產能供應無虞，才有機會爭食未來的商機大餅。
綜上所述，未來移動裝置中的MEMS器件除持續邁向高整合度設計趨勢外，也將導入MCU以達到智能控制功能；而可實現室內導航應用的壓力傳感器也將逐漸普及于移動設備中，為消費者帶來更佳的用戶體驗。
