村田亮相高交會電子展，重點(diǎn)推介MEMS傳感器應(yīng)用

2013年11月16日，第十五屆中國國際高新技術(shù)成果交易會在深圳召開。作為全球領(lǐng)先的電子元器件制造商，村田制作所（中國）（以下簡稱“村田”）攜其首創(chuàng)的“主動(dòng)智能生活”新概念重磅亮相本屆高交會。據(jù)悉，此次村田展臺占地120平米，分為四大展區(qū)，分別為：移動(dòng)終端、汽車電子、智能樓宇及尖端技術(shù)，共展出能夠服務(wù)于未來智能生活不同領(lǐng)域的產(chǎn)品30項(xiàng)。除“世界最小的電容、電感器及鐵氧體磁珠”、“可識別多種3D手勢動(dòng)作的SMD超聲波傳感器技術(shù)”、“運(yùn)用于BCG心率監(jiān)測技術(shù)的MEMS加速度傳感器模塊”外，“頑童智家”互動(dòng)舞臺也成為了本次高交會的亮點(diǎn)。

MEMS傳感器應(yīng)用 src="/21ic_image/21icimage/zb-images/108/20131120_1.4_murata-1.jpg">　展會直擊：村田頑童換“新家”

往年都是單純的展示村田“頑童、婉童”上的智能傳感器技術(shù)，今年的村田展臺結(jié)合了智能家居的應(yīng)用，展示了村田在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的無線傳輸（Zigbee）和傳感器技術(shù)。


這里展示的是醫(yī)療領(lǐng)域的BCG心臟檢測設(shè)備，這個(gè)設(shè)備里面采用了一種加速度傳感器，在集成MCU里搭載可處理加速度傳感器信號的FE、十進(jìn)制計(jì)算方式。

心臟在跳動(dòng)的過程中，血液會往下流動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)往下的壓力和往上的反作用力。這個(gè)加速度傳感器可以感受這兩種力對皮膚帶來的機(jī)械振動(dòng)，通過對機(jī)械信號的軟件分析，可以看到用戶心跳、泵血方面的狀況。

這種產(chǎn)品取代了傳統(tǒng)的需要許多連線的設(shè)備，通過身體間接碰觸（皮膚振動(dòng)）就可以做心臟沖擊掃描。具體應(yīng)用比如說在一些養(yǎng)老院的老人，通過這個(gè)設(shè)備可以隨時(shí)檢測這些老人的睡眠狀態(tài)，不需要再做復(fù)雜的檢測。

在現(xiàn)場演示中，一位參展觀眾將手放到搭載MEMS模塊的椅背上，旁邊屏幕上的曲線顯示她的心臟振動(dòng)頻率。

村田技術(shù)市場部高級市場工程師何申靖表示，這種產(chǎn)品目前還不太適合做可穿戴設(shè)備。一個(gè)原因是這種MEMS模塊采用的是單軸的傳感器，而可穿戴設(shè)備大多采用九軸傳感器。九軸傳感器由于算法問題往往達(dá)不到這個(gè)精度（千分之一精度）。另一個(gè)原因是這種MEMS模塊的尺寸太大，對于信號處理的要求也較高，因此目前主要還是應(yīng)用于醫(yī)療、保健領(lǐng)域。

這里進(jìn)行的是針對汽車領(lǐng)域的加速度傳感器演示DEMO。用戶站在地上的圓盤上，可以檢測用戶微小的身體變化。何申靖表示，這種產(chǎn)品結(jié)合1軸陀螺儀和3軸加速度傳感器，主要應(yīng)用包括在汽車的ROV（翻滾檢測傳感器）、ARC（防傾翻控制系統(tǒng)）、ESC（防滑制動(dòng)控制系統(tǒng)）等多個(gè)領(lǐng)域。

何申靖介紹，汽車級的傳感器與消費(fèi)電子應(yīng)用的傳感器有很多區(qū)別，比如汽車產(chǎn)品需要通過汽車類的認(rèn)證，對平衡度、穩(wěn)定性都有要求。他同時(shí)表示，目前做汽車ESC傳感器這一塊，最大的兩家公司就是村田和博世，幾乎大部分的中高端汽車都會用到村田的產(chǎn)品。他同時(shí)表示，汽車電子傳感器目前比較穩(wěn)定，本身的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟了，一個(gè)項(xiàng)目做出來可以管5年、10年，所以未來產(chǎn)品變化不會特別大。

這里展示的村田RFID標(biāo)簽?zāi)KMAGIC STRAP，同時(shí)也是世界最小的UHF頻帶RFID標(biāo)簽。3.2*1.6*0.5mm的電子標(biāo)簽，它可以直接焊在PCB板上?，F(xiàn)在工廠對于PCB板的追蹤和管理比較困難，通常的做法是采用二維碼和紙質(zhì)標(biāo)簽，用電子標(biāo)簽、二維碼標(biāo)簽可以人手貼，用普通的二維碼機(jī)器可能也要花錢，讀寫也不夠方便。采用RFID可以迅速的讀取和追蹤，通過讀寫器就可以不斷的讀取數(shù)據(jù)。所以這種RFID標(biāo)簽非常適合工廠及產(chǎn)品追蹤，可以把整個(gè)PCB板作為標(biāo)簽。

MAGIC STRAP的特點(diǎn)在于生產(chǎn)制造方面沒有任何新的要求，客戶采用普通的SMT機(jī)器可以在PCB板上直接將電子標(biāo)簽當(dāng)成電子元器件打上去，不需要增加制造成本。村田工作人員介紹，村田的客戶思科下屬的一家EMS公司公告，用了MAGIC STRAP電子標(biāo)簽后，其生產(chǎn)線效率提升了80%。所以這個(gè)在生產(chǎn)線追蹤、流程方面全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。除了思科，包括施耐德電氣也采用了該產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品價(jià)格大概在2~3元（RMB），其目標(biāo)市場主要是針對一些高端市場對于成本不太敏感。

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除了PCB板，村田還提供一種技術(shù)可以把RFID標(biāo)簽直接打入金屬中，具體應(yīng)用比如手術(shù)刀這種產(chǎn)品，可以直接通過RFID來讀取，并且防水防油。（不過金屬讀寫距離會近一點(diǎn)，同時(shí)帶軟件加密）

村田是做電容器起家的，這里展示的是薄膜型高頻貼片電容、電感、磁珠。除了傳統(tǒng)的0603、0201、01005尺寸外，村田還展示了一款008004尺寸的電容（0.25*0.125mm），這個(gè)尺寸是目前全球最小的電容，同時(shí)也是村田向EIA國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)申請的一種叫法。008004由于其微型化，未來將廣泛應(yīng)用在芯片、攝像模塊、可穿戴設(shè)備、醫(yī)療終端中，目前已提供樣品，將在2014年初提供量產(chǎn)。

村田電容器產(chǎn)品技術(shù)部主管黃國發(fā)介紹，未來電容產(chǎn)品除了尺寸越來越小型化外，還需要提供一整套的解決方案（整體基板的小型化）。以前的產(chǎn)品可能要用100顆電容，但村田提供的解決方案就可以用50顆電容來代替。在整體基板小型化的過程中，如何保持產(chǎn)品的可靠性呢？黃國發(fā)表示，主要是在技術(shù)上進(jìn)行升級，比如以前采用微米的技術(shù)，現(xiàn)在則采用納米的技術(shù)。想象一下小杯子里有多少顆電容?

在移動(dòng)終端區(qū)，現(xiàn)場展示了最適于新一代智能手機(jī)、平板電腦的輸入設(shè)備、射頻元件以及電容產(chǎn)品。其中最值得一提的是使用了村田的表面貼裝型超聲波傳感器的平板電腦。在這個(gè)區(qū)域，村田的技術(shù)工程師為參觀者講解了SMD超聲波傳感器，在不用接觸面板，可辨識多種3D手勢動(dòng)作。該技術(shù)利用了多枚超聲波傳感器，實(shí)現(xiàn)非接觸式操作，可并且以檢測到各個(gè)方位手勢指令。與其他產(chǎn)品相比、利用了超聲波傳感器的手機(jī)或者平板電腦更見長于3D動(dòng)作的檢測，不僅能辨識與面板平行的動(dòng)作，更能檢測到與面板垂直方向的動(dòng)作，將為智能手機(jī)和平板電腦等設(shè)備帶來更加不同的嶄新操作體驗(yàn)。

該區(qū)域的另一大亮點(diǎn)是村田的NFC antenna,利用了村田獨(dú)有的NFC技術(shù)，成功解決金屬外殼磁場耦合難題，實(shí)現(xiàn)小型化同時(shí)能夠應(yīng)用于金屬外殼的村田NFC天線。

相關(guān)鏈接：村田MEMS傳感器的幾大方向

今年村田展示的重點(diǎn)仍然是MEMS傳感器，在醫(yī)療、汽車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等細(xì)分領(lǐng)域都可以應(yīng)用到。筆者簡單總結(jié)了今年村田在“第八屆國際被動(dòng)元件技術(shù)與市場發(fā)展論壇上”介紹的幾大方向。

汽車主動(dòng)安全

在國內(nèi)汽車領(lǐng)域里，“汽車主動(dòng)安全”是一個(gè)全新的概念。通常來說，汽車中內(nèi)置的安全防護(hù)系統(tǒng)主要在事故發(fā)生之后才會發(fā)生反應(yīng)，最典型的莫過于“安全氣囊”，這也就是“汽車被動(dòng)安全”。而主動(dòng)安全則是在事故發(fā)生之前，提前對可能引起安全隱患的問題給出預(yù)警或者預(yù)防措施。以村田應(yīng)用于汽車自動(dòng)啟停系統(tǒng)中的高性能 “傾角傳感器”舉例，自動(dòng)啟停系統(tǒng)要求必須能夠智能識別車輛何時(shí)停止，并在道路傾斜時(shí)能控制制動(dòng)力從而使車靜止不滑動(dòng)，此應(yīng)用程序的關(guān)鍵在于偏移量的穩(wěn)定性和溫度的依賴性。尤其是偏移量的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。如果偏移量在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)發(fā)生了變化，系統(tǒng)就不能準(zhǔn)確地檢測道路的角度，也就無法通過過度制動(dòng)來補(bǔ)償，這會導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)的過早磨損。村田的高性能傳感器對溫度和時(shí)間變化有著極小的偏置特性，它可以檢測到2度的傾斜角，不論是溫度發(fā)生了變化還是車輛的壽命發(fā)生了變化，都可以確保測定的精準(zhǔn)。除此以外，村田在汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域還有在車輛行駛中保證車輛安全的加速度傳感器、防止翻車的陀螺儀傳感器，以及它們的組合傳感器，據(jù)村田介紹，日后還會加入壓力傳感器，它可應(yīng)用在胎壓的檢測上。村田想通過這種主動(dòng)的方式去感知環(huán)境，從而達(dá)到保護(hù)駕駛員生命安全的目的。

MEMS傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

精準(zhǔn)工業(yè)和農(nóng)業(yè)

MEMS傳感器向來被認(rèn)為具有著小型化、高精度，高可靠性的特點(diǎn)，它可通過采集μm級的變化來確定加速度、傾角或各種數(shù)據(jù)環(huán)境的變化。這個(gè)特性也保證了MEMS傳感器在精準(zhǔn)工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展中占據(jù)了一席之地。

在工業(yè)領(lǐng)域，MEMS傳感器的運(yùn)用不僅體現(xiàn)在建筑工具及系統(tǒng)、重型機(jī)械和天線穩(wěn)定等方面，由于具有杰出的抗震性能，能夠抵抗高達(dá)20000G的重力，因此在地震預(yù)測，橋梁倒塌等事故的預(yù)測中，村田的MEMS傳感器一樣可以發(fā)揮至關(guān)重要的作用。例如鐵塔底下放置傳感器后，即可得知在某個(gè)支撐點(diǎn)范圍下鐵塔是安全的，超過這個(gè)范圍就會產(chǎn)生安全隱患。又例如MEMS傳感器在煤礦的運(yùn)用，可利用地下支撐腳的控制，來減小塌方的可能性。

而在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的定義之下，高尖端的MEMS技術(shù)需要解決耕地面積逐漸減少，產(chǎn)量需求卻逐步增大的難題。村田的農(nóng)業(yè)解決方案提供高達(dá)10厘米精度和自動(dòng)化控制的優(yōu)勢，最大限度地降低養(yǎng)殖成本，并最大限度地提高產(chǎn)量。未來的農(nóng)業(yè)也會是個(gè)不同的景象：在插秧的設(shè)備上搭載MEMS傳感器，它可以做到同角度高準(zhǔn)確的種植，在同樣的投入下收獲更高的產(chǎn)量。 [!--empirenews.page--]

MEMS在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

智能醫(yī)療及主動(dòng)預(yù)防新概念

如果說在工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，MEMS傳感器體現(xiàn)的是任何條件下，對于精、準(zhǔn)的高要求。那到了智能醫(yī)療領(lǐng)域，村田堅(jiān)實(shí)的MEMS設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，造就了體積小，功耗低的性能，這使村田在內(nèi)置式醫(yī)療領(lǐng)域占有絕對的世界領(lǐng)先地位。

事實(shí)上，MEMS在醫(yī)療電子方面的應(yīng)用十分有吸引力，可用于微流體系統(tǒng)、微型胰島素泵、動(dòng)脈瘤壓力傳感器、等微型器件的設(shè)計(jì)制造，同樣，當(dāng)全球人口老齡化趨勢日趨明顯的今天，MEMS技術(shù)已為糖尿病、心血管等疾病保健問題，提供十分有效的解決方案。毋庸置疑的是，醫(yī)療領(lǐng)域?qū)τ贛EMS傳感器而言，是一個(gè)巨大的新興應(yīng)用市場，但是同時(shí)也是極具挑戰(zhàn)的領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在性能，功耗，可靠性，品質(zhì)以及成本等方面。因此，村田把醫(yī)療作為主要的應(yīng)用市場進(jìn)行市場推廣，并通過在功耗方面不斷的精益求精，研發(fā)出如心臟起搏器領(lǐng)域應(yīng)用的加速度傳感器元件，功耗僅為納安級。

“主動(dòng)安全檢測”是村田在醫(yī)療領(lǐng)域不得不提的一個(gè)主張。突發(fā)性疾病，如心臟病，往往給治療帶來了被動(dòng)性，即使是在病房里，從病情發(fā)生到處理，這之間的滯后性也可能隨時(shí)為生命安全直接造成威脅。因此，在臨床上，我們更需要提前對各種突發(fā)性的疾病進(jìn)行早起預(yù)防。例如借助心臟沖擊掃描：村田高精度的MEMS加速度傳感器，可通過感知人體的心跳引起的機(jī)械振動(dòng)為醫(yī)生快速精確地提供患者的心率,每博輸出量,呼吸率,心率變異性等指標(biāo)。這針對心臟瓣膜病,冠心病等的早期檢測，能提供重要的參考數(shù)據(jù)。再比如高風(fēng)險(xiǎn)的植入式心臟起搏器的應(yīng)用，通過村田獨(dú)有的3D傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對于患者人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的檢測并動(dòng)態(tài)調(diào)整搏動(dòng)輸出量。換言之，傳統(tǒng)的心臟起搏器，通過每分鐘固定輸出一個(gè)搏動(dòng)量來支持心臟病患者的心臟搏動(dòng)需求。但通過村田的MEMS加速度傳感器，可以感知患者的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)諸如奔跑，上下樓梯，睡眠，下蹲等，進(jìn)而根據(jù)這些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所需要的心臟搏動(dòng)能力，動(dòng)態(tài)調(diào)整每分鐘的輸出量。此外，村田還有能夠在手術(shù)以及治療過程中更靈活方便地調(diào)節(jié)角度變化以及捕捉動(dòng)態(tài)影像的傾角傳感器，以及用于眼壓監(jiān)測、腦壓監(jiān)測等領(lǐng)域的元器件。

電子展，重點(diǎn)推介MEMS傳感器應(yīng)用 src="/21ic_image/21icimage/zb-images/108/20131120_1.4_murata-16.jpg">
手術(shù)臺位置調(diào)整

從村田成立到今天，經(jīng)歷了多達(dá)六十余年的發(fā)展，不僅在以陶瓷為材料的被動(dòng)元器件領(lǐng)域取得了卓越的成績，如今村田所研發(fā)的以微機(jī)單晶硅為主要構(gòu)成的MEMS傳感器也被應(yīng)用于汽車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)，醫(yī)療等各行各業(yè)中。同時(shí)，隨著全球信息數(shù)據(jù)獲取需求愈加旺盛，MEMS傳感器本身應(yīng)用的領(lǐng)域也變得幾乎無所不在。中國有著世界上最大的人口基數(shù)和新興的受教育人群，相信未來無論是對于汽車安全還是醫(yī)療保健，亦或是通訊及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，其需求必定是日益高漲的。