《電子技術(shù)應(yīng)用》
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ADI的第三次MEMS革命

2011-04-25
關(guān)鍵詞: MEMS 傳感器 ADI
熟悉ADI的人都知道,,在車(chē)用MEMS領(lǐng)域,ADI有著經(jīng)典的成功案例,,也曾被收錄進(jìn)MBA教程。如今,,借由正熱播的愛(ài)麗絲及鋼鐵俠,,ADI高調(diào)宣布其MEMS技術(shù)已成功進(jìn)入了好萊塢,標(biāo)志著第三次MEMS革命的帷幕即將拉開(kāi),。我們也很想聽(tīng)聽(tīng)ADI是如何解讀此次合作的,。以下是EEWORLD專訪ADI MEMS市場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)理Howard Wisniowski的采訪實(shí)錄,通過(guò)Xsens,,我們可以發(fā)現(xiàn),,iPhone 4用到的MEMS太“小兒科”了。

      1.能否簡(jiǎn)要談一下和Xsens Technologies 的合作歷史,,當(dāng)時(shí)的合作背景是什么,?第一個(gè)產(chǎn)品又是什么?

      受早期運(yùn)動(dòng)傳感器技術(shù)在運(yùn)動(dòng)員成績(jī)測(cè)量領(lǐng)域表現(xiàn)和市場(chǎng)潛力的鼓舞,,Xsens創(chuàng)始人創(chuàng)立了這家公司,,目前已成長(zhǎng)為基于運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)品的領(lǐng)先開(kāi)發(fā)商,涉足工業(yè),、醫(yī)療,、娛樂(lè)等諸多行業(yè)。ADI與Xsens于8年前開(kāi)始合作時(shí),,最初開(kāi)發(fā)MVN套件的目的是提供一種完全活動(dòng)式測(cè)量系統(tǒng),,以便超越傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)捕獲實(shí)驗(yàn)室的界限廣泛使用。之后,,由于MVN套件支持實(shí)時(shí)測(cè)量過(guò)程中使用受測(cè)對(duì)象的某些特征,,因而可以很快調(diào)整用于生物力學(xué)研究、運(yùn)動(dòng)科學(xué),、康復(fù)和人體工學(xué)研究,。合身的輕質(zhì)MVN套件配有17個(gè)分布式運(yùn)動(dòng)跟蹤器,包含用于數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的ADI Blackfin®處理器和總共85個(gè)高性能ADI iMEMS®運(yùn)動(dòng)傳感器,。如今,,無(wú)攝像機(jī)的MVN運(yùn)動(dòng)捕獲套件可以用于室內(nèi)或室外,為制片商捕獲全身人體運(yùn)動(dòng)提供了一種簡(jiǎn)單易用的高性價(jià)比系統(tǒng),。

      2.Xsens為什么會(huì)選擇ADI作為其器件供應(yīng)商,?

      之所以選擇ADI公司的iMEMS®加速度計(jì)和陀螺儀,是因?yàn)槠淠芴峁I(yè)界最精確的運(yùn)動(dòng)測(cè)量,,而且還具有最小的尺寸,、最低的功耗和最高的性價(jià)比。ADI公司的Blackfin®處理器也因?yàn)橐子谑褂枚羞x,。

      3.此次合作,,對(duì)于ADI或整個(gè)MEMS產(chǎn)品來(lái)說(shuō),,有什么意義?

      Xsens MVN運(yùn)動(dòng)捕獲套件代表了新一波應(yīng)用浪潮,,新興的工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用都需要高性能MEMS慣性傳感器,,這些應(yīng)用不僅要求具備MEMS專業(yè)技術(shù),,而且還需要高性能信號(hào)處理專業(yè)技術(shù),,ADI公司就擁有這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)。借助20余年的MEMS經(jīng)驗(yàn)和45年的高性能信號(hào)處理經(jīng)驗(yàn),,ADI公司在這兩個(gè)領(lǐng)域均居領(lǐng)先地位,。

      4.在合作過(guò)程中,ADI除提供器件外,,還為Xsens提供了哪些支持,。

      ADI公司MEMS應(yīng)用工程師發(fā)揮了重要作用,他們協(xié)助Xsens工程師了解iMEMS運(yùn)動(dòng)傳感器的潛力,,以及如何與Xsens的專有傳感器融合算法配合使用,,將MVN套件的運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)與先進(jìn)的生物力學(xué)模型合成,進(jìn)而將全身運(yùn)動(dòng)捕獲輸出,。

      5.能否簡(jiǎn)要介紹下該系統(tǒng),,該系統(tǒng)需要解決的難點(diǎn)有哪些?ADI是采用什么方式解決的,?

      慣性產(chǎn)品
高g加速度計(jì)       低g加速度計(jì)     角速率陀螺儀    iSensor®多傳感器解決方案
單軸                    單軸               ±50度/秒         6自由度慣性測(cè)量單元
雙軸                    雙軸               ±80度/秒
振動(dòng)傳感器           三軸               ±150度/秒
                                               ±350度/秒
                                               ±300度/秒
                                               可編程度/秒慣性產(chǎn)品
      非慣性產(chǎn)品
MEMS模擬和數(shù)字麥克風(fēng)

      面對(duì)的挑戰(zhàn)涉及系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì),、分析、測(cè)試,、嵌入式軟件開(kāi)發(fā),、電源管理技術(shù),以及優(yōu)化解決方案所需的許多其它要素(恕難一一列舉),。傳感器元件(如單軸,、雙軸、三軸,、陀螺儀元件等)非常復(fù)雜,,必須具備精深的系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)知識(shí)才能獲得所需的性能。 

      6.ADI 公司 MEMS 和傳感器部副總裁 Mark Martin說(shuō)過(guò),,目前正在進(jìn)行著第三次MEMS產(chǎn)業(yè)的革命,,請(qǐng)問(wèn)您對(duì)這次革命的理解是什么?

      在上世紀(jì)90年代早期,,MEMS設(shè)計(jì)迎來(lái)了第一次浪潮——汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)開(kāi)始大量采用MEMS加速度計(jì),。當(dāng)時(shí)MEMS供應(yīng)商掌握了大規(guī)模生產(chǎn)加速度計(jì)的技術(shù),并能夠滿足汽車(chē)行業(yè)的質(zhì)量和可靠性標(biāo)準(zhǔn),,因此OEM得以降低成本,,安全氣囊電子裝置成本從數(shù)百美元降至30美元以下,。

      MEMS器件雖然具有極高的使用價(jià)值(對(duì)于安全氣囊系統(tǒng)至關(guān)重要),但認(rèn)知度很低,,大多數(shù)人根本不了解MEMS傳感器是什么,,它能做什么,甚至不知道它已用于汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng),。

      在隨后的10年中,,MEMS傳感器的消費(fèi)趨勢(shì)推動(dòng)了MEMS技術(shù)的第二次應(yīng)用浪潮,游戲和便攜手持式OEM紛紛根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新式用戶界面,。MEMS認(rèn)知度因此大幅提高,。成千上萬(wàn)的人意識(shí)到MEMS運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的潛力,MEMS所實(shí)現(xiàn)的功能更多地被視為“有趣”或“時(shí)尚”,,而不是“至關(guān)重要”,。

      MEMS應(yīng)用的第三次浪潮正在襲來(lái),在未來(lái)的10年中,,它可能發(fā)展成最大的一次浪潮?,F(xiàn)在,MEMS傳感器供應(yīng)商已經(jīng)沖破了可靠性,、成本和大規(guī)模生產(chǎn)的障礙,,先進(jìn)的高性能MEMS加速度計(jì)和陀螺儀有望在許多新的應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手。對(duì)更高性能的需求推動(dòng)了MEMS傳感器的進(jìn)步,,現(xiàn)在它已能夠滿足各種各樣的要求,,包括至關(guān)重要的系統(tǒng)性能參數(shù),增強(qiáng)安全性和可靠性,,支持工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用中的高精度測(cè)量和診斷,,例如機(jī)器人、機(jī)器健康監(jiān)控和超聲系統(tǒng)等便攜式醫(yī)療設(shè)備,。此外,,本身是視頻游戲玩家和手機(jī)用戶的設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在能夠更好地理解MEMS運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的潛力,并開(kāi)始將這種價(jià)值融入自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,,以改善系統(tǒng)性能,,減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間,提高運(yùn)行效率,。

      7.Mark Martin同時(shí)強(qiáng)調(diào),,在這次革命中,最重要的是創(chuàng)新型應(yīng)用,,那么您認(rèn)為MEMS廠商將如何引領(lǐng)終端應(yīng)用的創(chuàng)新,?

      為了實(shí)現(xiàn)新興的工業(yè)和醫(yī)療創(chuàng)新應(yīng)用所要求的高性能,不僅需要MEMS專業(yè)技術(shù),,而且需要高性能信號(hào)處理專業(yè)技術(shù),。它還需要我們從更廣闊的角度去看,,超越分立的運(yùn)動(dòng)傳感器,將多個(gè)傳感器,,如陀螺儀和低g加速度計(jì)等,,集成為一個(gè)器件。大多數(shù)情況下,,所需的核心器件已經(jīng)存在,。面臨的挑戰(zhàn)主要是系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、分析,、測(cè)試,、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)、電源管理技術(shù),,以及優(yōu)化解決方案所需要的許多其它要素。不同類型的傳感器(如慣性,、溫度,、壓力、磁性,、生物辨識(shí)等)錯(cuò)綜復(fù)雜,,必須具備精深的系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)知識(shí)才能獲得所需的性能。在未來(lái)10年中,,MEMS供應(yīng)商必須優(yōu)化MEMS傳感器設(shè)計(jì),,提供更強(qiáng)大的功能,提高效率,,縮小尺寸并降低整體成本,;這將最終決定MEMS運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的發(fā)展和應(yīng)用步伐。

      8.您能否預(yù)測(cè)下這次革命下最終贏家將會(huì)是哪類廠商,?他們會(huì)有什么樣的共同點(diǎn),?

      要在MEMS傳感器第三波應(yīng)用浪潮中勝出,供應(yīng)商必須應(yīng)對(duì)更多要求,,而不是只關(guān)注基本運(yùn)動(dòng)檢測(cè)或新穎的  功能,。更高性能的新型MEMS傳感器要求包括: 

至關(guān)重要的系統(tǒng)性能參數(shù) 
增強(qiáng)安全或可靠性
高精度測(cè)量和診斷 

      新型MEMS傳感器設(shè)計(jì)還必須能在所有條件下,包括在惡劣的沖擊,、振動(dòng)和溫度條件下,,保持靈敏度、噪聲和零點(diǎn)精度等關(guān)鍵特性,。此外,,這些設(shè)計(jì)必須提供有價(jià)值的系統(tǒng)性能改進(jìn),從而實(shí)現(xiàn)提高效率(過(guò)程自動(dòng)化),、減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間及其它可觀的好處,。

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