暢想MEMS藍(lán)圖：從“傳感器融合”走向“數(shù)據(jù)融合”

上周，一場(chǎng)主題為“構(gòu)造MEMS傳感器的未來”的研討會(huì)在美國(guó)加州圣克拉拉市召開，來自MEMS生態(tài)系統(tǒng)的各方代表暢所欲言，談?wù)揗EMS的未來發(fā)展方向。會(huì)議按兩個(gè)主題并列進(jìn)行，一個(gè)是關(guān)于消費(fèi)電子領(lǐng)域的MEMS，另一個(gè)是關(guān)于醫(yī)療保健和健康領(lǐng)域的MEMS。

在關(guān)于消費(fèi)電子MEMS的主題中，首先發(fā)言的是PNI總裁兼首席執(zhí)行官Becky Oh，他介紹了PNI公司最近推出的1.5-by-1.5-by-0.5毫米芯片的背后歷史。該芯片可以執(zhí)行復(fù)雜的傳感器融合功能，代替任何廠商的加速計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)和高度計(jì)，然后把位置信息傳送給應(yīng)用處理器。該芯片名為“Sentral”，這種機(jī)器狀態(tài)芯片在功能方面類似于蘋果最近宣布的用于iPhone 5s的M7傳感器融合芯片，都是把傳感器融合功能從應(yīng)用處理器卸除，而只消耗應(yīng)用處理器的1%功率。

在消費(fèi)MEMS方面，其它重點(diǎn)發(fā)言人還包括博通高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理Steve Malkos，介紹了一種創(chuàng)新性的傳感器融合算法，可以通過把GPS信息與加速計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)和高度計(jì)的航位推算功能相結(jié)合，用于確定位置信息。它被稱為混合通用位置應(yīng)用(HULA)，使用Kalman過濾器來補(bǔ)償單個(gè)傳感器的誤差，比如GPS信號(hào)受阻或者影響磁力計(jì)讀數(shù)的雜散磁場(chǎng)，從而獲得更加精確的位置信息。

博通的HULA，使用Kalman過濾器來補(bǔ)償單個(gè)傳感器的誤差，從而獲得更加精確的位置信息(下右)，這些信息可以用一個(gè)磁力計(jì)(上右)或一個(gè)陀螺儀(下左)來獲得。(來源：博通)

“博通2006年以來一直在研究HULA，” Malkos在會(huì)議上表示，“現(xiàn)在，甚至在城市峽谷中也能提供優(yōu)異的精度，城市中的高樓經(jīng)常阻斷GPS信號(hào)。”

滿足未來需求：從“傳感器融合”走向“數(shù)據(jù)融合”

在“數(shù)據(jù)融合——MEMS應(yīng)用的基石”會(huì)場(chǎng)，Movea Inc.的客戶解決方案架構(gòu)師Tim Kelliher認(rèn)為，為滿足未來的需求，我們需要從“傳感器融合”走向“數(shù)據(jù)融合”，因?yàn)楝F(xiàn)在智能手機(jī)可以使用不同類型的數(shù)據(jù)，可以使其能夠提前預(yù)見你的需求，比如，當(dāng)你坐在影院里面時(shí)自動(dòng)關(guān)掉你的手機(jī)鈴聲。

在一個(gè)名為“MEMS與傳感器，通向主流之旅”的會(huì)場(chǎng)，飛兆半導(dǎo)體MEMS與傳感器解決方案副總裁Janusz Bryzek預(yù)測(cè)，不遠(yuǎn)的將來，將有數(shù)萬億個(gè)傳感器布署在全球各地，需要1.3億個(gè)8英寸ASIC晶圓和2.6億個(gè)8英寸MEMS晶圓，總計(jì)需要3億平米的硅基板。Bryzek追溯了MEMS傳感器的發(fā)展歷史，從1950年代一直到今天，預(yù)言MEMS市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度將繼續(xù)快于總體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)(參見下圖)，并呼吁夢(mèng)想者和他們一起設(shè)想傳感器發(fā)展的路線圖——類似于國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖。這將是“萬億傳感器峰會(huì)”(2013年10月23-25日，美國(guó)加州斯坦福)的目標(biāo)之一，Janusz Bryzek擔(dān)任該會(huì)議的主席。

MEMS芯片市場(chǎng)(綠色)增長(zhǎng)略快于總體半導(dǎo)體市場(chǎng)(藍(lán)色)，2023年出貨量將達(dá)到萬億大關(guān)。(來源：Janusz Bryzek，飛兆半導(dǎo)體)

在一個(gè)題為“MEMS傳感器將在可穿戴產(chǎn)品及我們使用的一切物品中無處不在，創(chuàng)造一個(gè)更加完全、更加方便和更加高效的新世界”的主旨發(fā)言中，意法半導(dǎo)體模擬、MEMS傳感器執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理Benedetto Vigna把繁榮發(fā)展的消費(fèi)MEMS市場(chǎng)與快速增長(zhǎng)的醫(yī)療保健和健康MEMS市場(chǎng)聯(lián)系在了一起。Vigna追溯了人機(jī)界面的歷史，從鍵盤到鼠標(biāo)，直到當(dāng)今利用動(dòng)作感應(yīng)MEMS傳感器來控制機(jī)器，比如任天堂的Wii。由于這些成果，目前各種新型人機(jī)界面選擇急劇增多，促使觸摸、手勢(shì)、語音和圖像識(shí)別在消費(fèi)產(chǎn)品中日益流行?，F(xiàn)在消費(fèi)者的興趣已被點(diǎn)燃，向采用同樣MEMS傳感器的可穿戴產(chǎn)品的過渡正在進(jìn)行之中，比如Fitbit和Nike Fuelband，這些產(chǎn)品通過追蹤人們的活動(dòng)水平來督促健身。

MEMS在醫(yī)療領(lǐng)域的下一個(gè)應(yīng)用前沿是……

醫(yī)用MEMS是最新的領(lǐng)域，美國(guó)食品及藥物管理局(FDA)已批準(zhǔn)十幾種基于MEMS的健康監(jiān)控設(shè)備，比如Preventice公司的BodyGuardian遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，它把一個(gè)膠帶直接貼在人體上，然后隨時(shí)把心電圖、心率、呼吸率和活動(dòng)水平通過無線方式發(fā)送給醫(yī)療人員，從而幫助老年人安享晚年，病人更早地安全離開醫(yī)院，從而減輕醫(yī)院人滿為患的問題。

“我們的目標(biāo)是讓病人把醫(yī)院帶回家，” Preventice的高級(jí)營(yíng)銷副總裁Michael Emerson在報(bào)告中表示，主題是“MEMS在診斷與治療中的應(yīng)用”?！巴ㄟ^使用可穿戴設(shè)備和相關(guān)設(shè)備用于診斷、治療和康復(fù)計(jì)劃管理，我們能夠改善病人參與、降低成本和提供更好的病人看護(hù)?！?

據(jù)A.M. Fitzgerald & Associates LLC創(chuàng)始人Alissa Fitzgerald表示，MEMS在醫(yī)療保健領(lǐng)域的下一個(gè)應(yīng)用前沿是可植入傳感器。她的公司已向幾十家客戶提供關(guān)于整個(gè)MEMS器件技術(shù)開發(fā)周期的建議，從商業(yè)和IP策略，到初始設(shè)計(jì)、原型生產(chǎn)和代工轉(zhuǎn)移。

Fitzgerald表示：“MEMS將改變醫(yī)療保健和健康的未來，它能更加精確地感測(cè)人體生理狀況，從而實(shí)現(xiàn)更好的診斷與更有效的治療。”

在其題為“MEMS整合到醫(yī)療解決方案所面臨的挑戰(zhàn)”的報(bào)告中，她討論了生物不相容性挑戰(zhàn)：硅芯片必須封裝起來，防止人體被芯片尖銳的邊角劃傷，同時(shí)需要防止芯片內(nèi)部被體液所腐蝕。她介紹了當(dāng)今最先進(jìn)的可植入MEMS器件，包括Debiotech公司與意法半導(dǎo)體合作開發(fā)的胰島素注射泵，可以自動(dòng)向監(jiān)控糖尿病患者并釋放胰島素；CardioMEMS正在開發(fā)的可植入血壓監(jiān)測(cè)計(jì)。

在最后一場(chǎng)“MEMS傳感器在醫(yī)療保健與健康領(lǐng)域的未來” 會(huì)議中，Replenish的MEMS制程工程師Blake Axelrod介紹了一種迄今最大膽的可植入MEMS器件：可以植入到眼內(nèi)的一種微流體泵，可以在需要時(shí)精確地釋出幾納升的藥物，可以持續(xù)工作九個(gè)月才需要重新裝藥。

Replenish公司的可植入微流體泵可以安置在眼內(nèi)，可以在需要時(shí)精確地釋出幾納升的藥物，可以持續(xù)工作九個(gè)月才需要重新裝藥。(來源：Replenish)[!--empirenews.page--]