ST MEMS产品技术详解

MEMS技术正在成为芯片公司的新贵，从移动通信和计算机，到消费电子、保健产品和工业控制，MEMS应用正在迅速扩张成为增长热点。作为主要的MEMS供应商，ST加速传感器量产至今出货量已超过数亿片。目前，该公司已经拥有一整套产品系列，包括各种陀螺仪、压力传感器、话筒传感器和模块化解决方案。本周一（12月8日），ST在深圳首场举办了其微机电系统（MEMS）技术研讨会，向与会者介绍了其2009年MEMS技术开发计划和专门为大中国市场设计的系列产品。EDN China在第一时间为大家介绍有关详情。

1 ST的MEMS技术

图1

ST的MEMS是一个3维结构器件，通过ThELMA和VenSENS 2种特殊的工艺实现（图1）。目前，ST的MEMS产品以加速度传感器为主，正在逐渐扩大到压力传感器、话筒传感器、6轴传感器（模块化解决方案）以及功能型传感器。ST工作人员表示，ST拥有一条8英寸MEMS生产线，这在半导体公司中为数不多。

图2

ST的工程师介绍了MEMS的工作原理（图2），是基于运动引起的差分电容的改变输出不同的信号，通过接口IC传出并由控制器作出相应的处理。MEMS器件通常是由MEMS传感器和接口IC通过堆叠和并排的方式将双芯片封装在同一个器件内。图3为它的内部结构。

图3

2 ST的MEMS产品规划

图4介绍了ST目前已经量产的MEMS产品，其中，针对中国市场的两个数字传感器系列分别是LIS35DE和LIS33DE，前者目前出货量最大，后者是目前市面上封装最小的加速度传感器。而在模拟产品上，目前主要是LIS244AL/LIS344AL，2/3轴模拟低性能传感器。ST计划，在2009年年底前，将推出LIS331DLF/M/H，6/8/10位3轴数字加速传感器；在09年下半年将推出LIS352AR/AX 3轴模拟加速传感器。

图4

除了加速度传感器，陀螺仪是ST的一个重要规划产品，目前已量产的1轴偏航陀螺仪产品型号是LISY300AL，带有容性驱动单元和感应单元（图5），另有一款1轴偏航陀螺仪的样品LY530AL。陀螺仪的工作原理是基于在旋转参考系中产生的柯氏加速度，将输入信号（角速率）转换为差分电容变化，再由接口IC驱动质量振动并将差分电容变化转换为输出电信号。

图5

ST工程师还重点介绍了压力传感器的工作原理和他们的产品，其工作原理是将输入信号（压力）转换为电阻变化，即通过惠斯登电桥架构的压阻式压力传感器感应施加在薄隔膜上的压力。压力传感器的一个重要参数是灵敏度，高分辨率的小型压力传感器使得气压计/高度计应用得以在移动终端中实现，比如在GPS的应用中，高度计能够准确判断出位置是在桥上还是桥下。图6为压力传感器工作原理示意。

图6

据悉，目前，ST将其MEMS产品的目标市场分为4块，移动电话、游戏机、便携式媒体播放器和笔记本电脑，下一步，他们将把数码相机和其他消费电子产品作为拓展方向。在总结ST的MEMS产品战略优势时，ST相关工作人员表示，ST拥有专用的8寸晶圆厂和LGA后端生产线，其双管芯方案能够实现快速量产和上市。



图7

ST在研讨会现场展示采用其MEMS方案的产品和应用，包括游戏手柄、无线鼠标和掌上游戏机等。