ROHM的智能手機可穿戴式設(shè)備采用氣壓傳感器地磁傳感器等MEMS技術(shù)

　　【ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司 10月21日上海訊】近年來，隨著智能手機和可穿戴式設(shè)備的普及，在室內(nèi)也可像GPS一樣在移動過程中實時進行位置檢測，并可準確指向包括立體信息在內(nèi)的目的地的3D室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用解決方案已經(jīng)越來越多。例如，可提供識別在幾樓的哪個位置等建筑物內(nèi)的導(dǎo)航功能。為實現(xiàn)這種3D室內(nèi)導(dǎo)航，就需要比以往精度更高的傳感器，ROHM新開發(fā)的通過用MEMS（微機電系統(tǒng)：Micro Electro Mechanical Systems）氣壓傳感器檢測高度，用地磁傳感器（MI）檢測方位的方式，可實現(xiàn)更高精度的導(dǎo)航。

　　【壓阻式氣壓傳感器】

　　氣壓傳感器分不同的檢測種類，ROHM的氣壓傳感器則是利用了壓阻效應(yīng)。壓阻式氣壓傳感器利用了將形成的真空腔和硅基板通過蝕刻等在薄膜片（受壓部）上擴散和離子注入而形成的Gauge電阻（壓阻）的壓阻效應(yīng)。（圖1）

　　圖1：氣壓傳感器截面圖

　　壓阻效應(yīng)與因應(yīng)力產(chǎn)生的極化現(xiàn)象--壓電效應(yīng)不同，是因施加于電阻的應(yīng)力使電導(dǎo)率即電阻率變化的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是晶格因所施加的應(yīng)力產(chǎn)生畸變，使半導(dǎo)體中的載流子數(shù)量和遷移率發(fā)生變化而引起的。膜片受到壓力而彎曲時，各Gauge電阻產(chǎn)生與膜片的彎曲量相應(yīng)的應(yīng)力。Gauge電阻（壓阻）的電阻率與該應(yīng)力成正比變化，將由此產(chǎn)生的電阻變化作為電壓變化來檢測出氣壓。但是，由于該電阻的變化極其微小，因此，利用4個電阻的惠斯通電橋電路實現(xiàn)高靈敏度。

　　此次，ROHM面向市場日益擴大的智能手機、可穿戴式設(shè)備和活動追蹤器等領(lǐng)域，開發(fā)出可檢測氣壓信息、用于高度和高低差檢測的氣壓傳感器“BM1383GLV”，并已于2015年4月開始投入量產(chǎn)。該產(chǎn)品融入了ROHM多年積累的傳感器開發(fā)技術(shù)訣竅，并搭載高精度的檢測用MEMS和低功耗高精度的A/D轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)了業(yè)界最高級別的相對高度精度±20cm（相對氣壓精度±0.024hPa）。（圖2）另外，傳統(tǒng)氣壓傳感器存在著低溫時的檢測精度很難提高的課題，而ROHM利用獨創(chuàng)的校正算法，在IC內(nèi)部進行溫度校正，實現(xiàn)了低溫下的高精度氣壓檢測。（圖3）同時，無需再給外部的微控制器搭載溫度校正功能，這非常有助于減輕設(shè)計負擔，成功實現(xiàn)了傳感模塊和運算模塊的小型化。從而作為內(nèi)置溫度校正功能的氣壓傳感器實現(xiàn)了業(yè)界最小級別（2.5mm&TImes;2.5mm&TImes;0.95mm）的封裝尺寸。

圖2：氣壓檢測結(jié)果例                 圖3：溫度依存氣壓檢測結(jié)果例

　　隨著氣壓傳感器的用途越來越廣泛，對更高精度的氣壓檢測和高度檢測功能的需求越來越大；同時，隨著智能手機和可穿戴式設(shè)備的小型化、高性能化發(fā)展，對傳感器的小型化要求也越來越強烈。為滿足這些需求，ROHM預(yù)計于2016年4月份開始量產(chǎn)“BM1385GLV”。該產(chǎn)品繼承了已經(jīng)開始量產(chǎn)的BM1383GLV的特點，并通過優(yōu)化氣壓檢測用MEMS和控制電路，使面積比ROHM以往產(chǎn)品再縮減36%，是世界最小封裝（2.0mm&TImes;2.0mm&TImes;1.0mm）的氣壓傳感器。（圖4）（截至2015年7月14日ROHM調(diào)查數(shù)據(jù)）

　　圖4：PKG尺寸示意圖

　　【采用MI元件的地磁傳感器】

　　以往，檢測方位的地磁傳感器多采用霍爾元件，但這種地磁傳感器存在精度低的課題，一直阻礙著室內(nèi)導(dǎo)航的普及。另外，也有采用具有精度優(yōu)勢的MR（Magneto-Resistive）元件的，但存在移動設(shè)備的耗電問題。針對這些課題，ROHM于2013年開始與愛知制鋼株式會社開展業(yè)務(wù)合作，聯(lián)合開發(fā)出在精度、耗電等方面領(lǐng)先現(xiàn)有技術(shù)的采用MI元件的地磁傳感器。MI元件是指給特殊的非晶絲施加脈沖電流，通過非晶絲周邊形成的拾波線圈（Pickup Coil）檢測此時的Magneto-Impedance變化的元件。ROHM的BM14××系列（chip size 2.0×2.0×1.0mm）是將這種MI元件通過X軸、Y軸、Z軸三軸和控制用ASIC一體化封裝的IC芯片。

　　這種地磁傳感器（MI傳感器）具有以下兩個特點。第一個特點是檢測精度誤差在世界任何地方均可達±0.3度以下。（圖5）

　　與搭載了高靈敏度MI元件和超強抗噪的高精度A/D轉(zhuǎn)換器的模擬前端電路相結(jié)合，成功將σ噪音的影響降低到0.06μT，僅為普通產(chǎn)品的1/7。由此，實現(xiàn)了業(yè)界最高的方位檢測精度誤差±0.3度以下，有助于推動IoT和傳感器網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新速度，實現(xiàn)以室內(nèi)導(dǎo)航為首的嶄新的傳感器應(yīng)用。第二個特點是非常適合移動設(shè)備的超低功耗。（圖6）

圖5：方位誤差實測比較                                  圖6：功耗比較

　　普通的地磁傳感器為提高精度，需要增加感測（運算）次數(shù)，求出平均值，但高靈敏度的MI傳感器即使減少感測次數(shù)也可實現(xiàn)高精度，因此，可大幅降低運算處理所需的電量。本產(chǎn)品實現(xiàn)了業(yè)界最小的耗電量0.15mA（100Hz時），僅為普通產(chǎn)品的1/20，非常有助于智能手機和可穿戴式設(shè)備的長時間使用。作為擁有這些優(yōu)勢的MI傳感器的未來應(yīng)用，就包括增強現(xiàn)實（Augmented reality）服務(wù)。這是將眼前的現(xiàn)實顯示在智能手機或平板電腦上，從其畫面中鎖定并識別物體的位置信息、方位信息，將該物體的信息從網(wǎng)上檢索到并在畫面上疊加顯示的服務(wù)。另外，如果與地圖服務(wù)并用，還可實現(xiàn)識別眼前的建筑物并自動訪問該建筑物的網(wǎng)頁等服務(wù)。這些只有方位檢測精度非常高的MI傳感器才可能實現(xiàn)。

　　今后，ROHM將繼續(xù)推進傳感器網(wǎng)絡(luò)不可或缺的小型高精度傳感器產(chǎn)品的開發(fā)，通過不斷滿足市場需求為世界貢獻力量。

　　【關(guān)于ROHM（羅姆）】

　　ROHM（羅姆）成立于1958年，由最初的主要產(chǎn)品-電阻器的生產(chǎn)開始，歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，已成為全球知名的半導(dǎo)體廠商。ROHM的“企業(yè)目的”是：我們始終將產(chǎn)品質(zhì)量放在第一位。無論遇到多大的困難，都將為國內(nèi)外用戶源源不斷地提供大量優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并為文化的進步與提高作出貢獻。

　　歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，ROHM的生產(chǎn)、銷售、研發(fā)網(wǎng)絡(luò)遍及世界各地。產(chǎn)品涉及多個領(lǐng)域，其中包括IC、分立元器件、光學元器件、無源元件、模塊、半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)品以及醫(yī)療器具。在世界電子行業(yè)中，ROHM的眾多高品質(zhì)產(chǎn)品得到了市場的許可和贊許，成為系統(tǒng)IC和最新半導(dǎo)體技術(shù)方面首屈一指的主導(dǎo)企業(yè)。

　　【關(guān)于ROHM（羅姆）在中國的業(yè)務(wù)發(fā)展】

　　作為在中國市場的銷售網(wǎng)點，最早于1974年成立了ROHM半導(dǎo)體香港有限公司。隨后，在1999年成立了ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司，2003年成立了ROHM半導(dǎo)體貿(mào)易（大連）有限公司，2006年成立了ROHM半導(dǎo)體（深圳）有限公司。為了迅速且準確應(yīng)對不斷擴大的中國市場的要求，ROHM在中國構(gòu)建了與ROHM總部同樣的集開發(fā)、銷售、制造于一體的一條龍體制。作為ROHM的特色，積極開展“密切貼近客戶”的銷售活動，力求向客戶提供周到的服務(wù)。自2010年下半年起陸續(xù)增設(shè)了西安、成都、重慶、武漢、長春等5家內(nèi)陸地區(qū)的分公司之后，又于2014年新增了合肥分公司，目前在全國共設(shè)有21處銷售網(wǎng)點，其中包括香港、上海、大連、深圳這4家銷售公司以及其17家分公司（分公司：北京、天津、青島、長春、南京、合肥、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、廈門、珠海、成都、重慶）。并且，正在逐步擴大分銷網(wǎng)絡(luò)。

　　作為技術(shù)基地，在上海和深圳設(shè)有設(shè)計中心和QA中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。設(shè)計中心配備精通各類市場的開發(fā)和設(shè)計支持人員， 可以從軟件到硬件以綜合解決方案的形式，針對客戶需求進行技術(shù)提案。并且，當產(chǎn)品發(fā)生不良情況時，QA中心會在24小時以內(nèi)對申訴做出答復(fù)。

　　作為生產(chǎn)基地，1993年在天津（ROHM半導(dǎo)體（中國）有限公司）和大連（ROHM電子大連有限公司）分別建立了生產(chǎn)工廠。在天津進行二極管、LED、激光二極管、LED顯示器、光傳感器的生產(chǎn)、在大連進行電源模塊、熱敏打印頭、接觸式圖像傳感頭、圖片鏈接模塊、LED照明模塊、光傳感器、LED顯示器的生產(chǎn)，作為ROHM的主力生產(chǎn)基地，源源不斷地向中國國內(nèi)外提供高品質(zhì)產(chǎn)品。

　　此外，作為社會貢獻活動中的一環(huán)，ROHM還致力于與國內(nèi)外眾多研究機關(guān)和企業(yè)加強合作，積極推進產(chǎn)學研聯(lián)合的研發(fā)活動。2006年與清華大學簽訂了產(chǎn)學聯(lián)合框架協(xié)議，積極地展開關(guān)于電子元器件最尖端技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)學聯(lián)合。2008年，在清華大學內(nèi)捐資建設(shè)“清華ROHM電子工程館”，并已于2011年4月竣工。2012年，在清華大學設(shè)立了“清華-ROHM聯(lián)合研究中心”，從事“微能量裝置、硅發(fā)光體、生物傳感器、中國數(shù)字廣播（解調(diào)器）”等聯(lián)合研究項目。除清華大學之外，ROHM還與西安交通大學、電子科技大學、浙江大學和同濟大學等高校進行產(chǎn)學合作，不斷結(jié)出豐碩成果。

　　ROHM將以長年不斷積累起來的技術(shù)力量和高品質(zhì)以及可靠性為基礎(chǔ)，通過集開發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的扎實的技術(shù)支持、客戶服務(wù)體制，與客戶構(gòu)筑堅實的合作關(guān)系，作為扎根中國的企業(yè)，為提高客戶產(chǎn)品實力、客戶業(yè)務(wù)發(fā)展以及中國的節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出積極貢獻。