九轴MEMS卡位战开打 导入MCU

MEMS器件厂商正全力布局九轴传感器市场。看好移动设备对加速度计、陀螺仪与磁力计等传感器需求持续增长，包括意法半导体、Bosch Sensortec与InvenSense等业者皆已积极厚实产品组合，为九轴解决方案开发做好准备，争抢庞大商机。

九轴MEMS解决方案即将大举导入移动设备市场。随着移动设备室内导航、手势辨识等动作感测应用日趋普及，MEMS器件不仅出货量持续翻倍上扬，各家业者的产品线亦持续扩大（见表1），且产品设计方式亦出现重大转变；除持续整合各种器件、朝向多重感测的方向发展外，也开始导入微控制器（MCU）以实现智能控制，降低终端产品的耗电量。

整合MCU更省电智能，九轴MEMS明年登场

意法半导体MEMS技术营销经理郁正德表示，轻薄短小与更长的电池续航力，已是移动设备原始设备制造商（OEM）戮力追求的目标；而MEMS传感器也在该趋势中，逐渐演进为多轴合一的产品设计，但仅仅如此，仍无法大幅降低传感器所带来的耗电量，所以市场需要MEMS器件能具备智能开关功能，也因此造就MCU与多轴MEMS的整合需求。

事实上，多轴MEMS与MCU结合的设计概念过往就曾被业界提出，但却存在着许多技术挑战。主要由于MEMS与MCU所使用的半导体制程不同，且过去器件微缩的技术不如现今成熟，往往会使得整合后的器件尺寸过大，导致多轴MEMS中的磁力计加剧系统电磁干扰（EMI），影响移动设备用户体验。

为满足市场对移动设备零部件简化的需求，意法半导体将于2013年推出整合ARM Cortex-M0 MCU核心的九轴MEMS运动传感器，其尺寸仅4毫米×4毫米，不仅可减少印刷电路板的占用空间，且透过MCU也可智能控制运动传感器的开关功能，使其不会一直处于运行状态而耗电，并将各种传感器所搜集到的讯号集中处理，分担应用处理器的负担。

然而，整合MCU的智能九轴传感器其成本势必也较过往更高，是否能受到OEM青睐也成为业界关注的问题。郁正德分析，由于目前MCU与MEMS的产能都逐年快速成长中，市场竞争相当激烈，导致价格亦一路下滑，因此未来高整合度MEMS在价格上的竞争力并不会输传统单颗的设计，预期将非常具有市场潜力。

融合九轴演算技术，应美盛攻移动设备市场

另一方面，专注于消费性电子领域的应美盛（InvenSense）也发表该公司九轴MEMS解决方案：MPU-9150，以扩大其市场占有率。该九轴MEMS成功整合加速度计、陀螺仪与磁力计的演算技术，可为移动设备实现高精确、低耗电量的用户体验。

据了解，MPU-9150九轴MEMS由InvenSense自身六轴传感器：MPU6050与AKM的AK8975磁力计所整合而成，尺寸为4毫米×4毫米×1毫米，采用LGA封装。该公司同时也将AKM磁力计校准演算法融入其运动感测应用软体平台（MotionApps Software Platform）中，借此提供九轴运动感测功能。

另一方面，由于MPU-9150可将加速度计、陀螺仪、磁力计的原始输出值，融合成单一的感测数据流（Sensor Fusion Data Stream），因此，软件开发者可轻易将运动感测界面功能运用到开发程序中，开发各式各样的应用程序。

除意法半导体与InvenSense外，Bosch Sensortec也已开始加快脚步，新增其磁力计产品线，为日后九轴MEMS器件发展做好准备。

抢进九轴MEMS，Bosch Sensortec迈大步

继今年6月推出六轴运动传感器后，Bosch Sensortec再推出三轴磁力计：BMM150，借此构筑该公司九轴传感器产品线。

Bosch Sensortec全球营销总监Leopold Beer表示，BMM150面市后，该公司将成为唯一可自制加速度计、陀螺仪、压力计与磁力计的MEMS供应商，并可提供移动设备OEM更完整的产品线；透过同一系列产品的软、硬件沟通与整合，OEM将可轻松在产品中实现九轴空间自由度运动传感器的所有功能。

由于移动设备轻薄短小的设计风潮大行其道，因此OEM对MEMS传感器的尺寸与效能要求也日益严苛；尤其是关乎移动导航应用的磁力计，若无法进一步将尺寸微缩，将会使系统饱受EMI之苦，因此各家MEMS供应商皆戮力开发更小尺寸的磁力计。

Beer进一步指出，BMM150采用晶圆级封装（Wafer Level Chip Scale Package, WLCSP）技术，因此可实现边长仅1.56毫米、高0.6毫米的精巧尺寸，将有助抢攻移动设备市场商机。

磁力计边长的微缩不仅可减少印刷电路板占用空间，且能降低磁力计对电路板上其他周边器件的电磁干扰，使系统不稳的机率大幅下降；而减低高度则可使行动装置更加轻薄，且更易于在狭窄的机体空间内导入系统设计。

然而，尺寸微缩却也容易带来效能不彰、散热不易等缺点。特别是磁力计本身在进行南北极方向定位时，需要相当庞大的资料运算，并且常常要与加速度计