消费电子市场有其自身的特点，消费产品需要实现低价、低功耗、低电压、小型化。MEMS产品供应商必须要提高新产品的开发速度，同时还要维持与汽车电子相同的可靠性。

　　加速度传感器陀螺仪已被广泛用于汽车和医疗器械市场，例如汽车的主动或被动式安全系统和心律调整器等。消费市场的制造手段与汽车电子市场一般采用的大、厚且昂贵的陶瓷等封装技术不同，其比较偏好可表面贴装的封装方式，以及小、薄和低成本的解决方案。例如ST于2002年发布的全模造塑料封装（Full Molded PLGA）目前被业界广泛使用而成为一项制程标准。凭借该技术，ST只用了不到3年的时间即将其3轴加速度传感器系列产品从100立方毫米微型化到10立方毫米的封装尺度。

　　汽车用传感器不通过电池来供电，因此功耗并不是技术难点，而较高的抗震性能十分重要。此外更广的温度范围和更高的产品可信度也是汽车产品市场的基本要求。而针对消费市场，功耗和电压则成为重点之一。目前消费产品的供电电压已降到1.8 V，电流必须小于1.0 mA。

　　因为手持设备没有固定的框架作为参考，而用户希望各个方向上的动作都能被加速度传感器探测并实现相应的功能，因此目前多轴传感器方案为消费性市场的主流。

　　模拟式输出的传感器方案也逐渐被数字式产品所取代，因为数字式方案使产品整合更容易，软件开发更快速。此外，增加中断功能的引脚位能简化最终产品的整合，也是客户的需求之一。针对这些需求，ST开发了二轴、三轴、模拟与数字式加速度传感器以适应不同的应用。ST还提供参考设计和评估套件，及专用开发软件工具。

　　单芯片单封装的单体式（Monolithic）和双芯片单封装混合式（Hybrid）是市场上的两种主要解决方案。多芯片单封装的解决方案不仅具有最佳的成本效益，还提供了快速量产所需要的模块化和弹性化方面的要求，对消费性市场十分重要。然而，由于实际系统在成本、上市时间等方面的要求，采用最合适的方案才是明智的办法。目前将感测单元和接口电路整合在一起是可行的，但并不一定是最佳解决方案。有时采用标准CMOS技术来制造复杂的控制电路反而更能满足功能和成本两方面的需求。

　　ST推出的加速度传感器和陀螺仪采用两颗芯片单一封装的系统级封装（SiP）方案。两颗芯片中，一颗通过THELMA微加工技术制造而成，对惯性或柯氏力很敏感；另一颗可以是模拟或数字控制芯片，用并排或堆叠的方式来与THELMA加工成的机械性组件封装在一起。

　　在SiP构架中，微加工传感器器芯片将加速度转换为差分电容改变量，另一颗接口芯片将微小的电容改变量（atto-farad范围）转换成模拟或数字格式的输出信号。

　　SiP的方法可加速多轴陀螺仪等新式运动传感器的开发。由于ST采用类似LEGO（乐高）玩具式的模块化设计，陀螺仪的机械和电子模块可使用与已量产的多轴加速度传感器相同的技术平台，设计人员可对多轴加速度传感器中已验证的功能模块进行复用（Re-Use），以加快研发的速度，并实现较低的开发成本。此外，得利于Land Grid Array封装配置实现的弹性，ST可迅速将其芯片中的任意两个模块整合为最终产品，甚至包括接脚的调整。

　　消费电子市场中的压力传感器

　　压力传感器的传统应用为压力和气流等物理量的测量，主要场合为工业、汽车和医学等。基于MEMS技术的压力传感器可用于测量电阻或电容变化量等物理值。其加工制造主要采用前文提到的体型加工或表面型加工，或两者的混合方式。压力传感器材料一般为硅半导体，标准的硅基板或更昂贵的绝缘层上覆硅（Silicon-On-Insulator, SOI）基板同样被用来作为起始层材料。

　　压力传感器可分为电阻式和电容式两种，并分别对应不同的加工制程。体型微加工技术是电阻式压力传感器较佳的选择；而电容式压力传感器一般比较适合采用表面型微加工技术制造。

　　电阻式的工作原理利用了硅晶的压阻特性，将微小的振膜应力转变为微小的电阻值变量，电容式压力传感器则使用两个平行板，一个固定，另一个则是以垂直于芯片平面的方向移动的薄振膜。当出现移动时，这两板之间会出现极小的电容值变化，并产生输出。输出的电阻或电压值会传送给接口电路，并转变为电压值。与运动传感器的作法相同，接口电路可以以芯片或封装造型来实现整合。采用SiP结构可提供较大的设计弹性，并加快产品上市的速度。

　　厂家的定制化的制程目前是MEMS微加工技术的主流，而并未出现所谓的理想制程。但无论市场上存在多少不同的半导体晶圆厂和制程，消费类产品的关键是一直是价格、尺寸和性能之间的取舍。这种情况造成了目前只有少数的厂商能为消费性市场提供可行的解决方案的现象。例如在标准的体型微加工解决方案中，封装部分往往是成本中的主要部分，而通过VENSENS技术可制造出尺寸仅为0.8mm x 0.8 mm，厚度约0.3 mm的低成本小型化全硅晶式（Full Silicon）压力传感器，其优势就在于使性能与封装方式无关，扫清了进入成本主导的消费产品的障碍。ST最近发布的最新HLGA（Holed Land Grid Array）封装专利技术，可使其压力传感器的生产复用（Re-Use）运动传感器既有生产工具，让消费者能获得更小和更薄的封装。

　　运动与压力传感器的消费性应用类型

手机

　　MEMS技术的传感器给带来了电子产品用户操作感受的变革。传统手机屏幕上的页面滚动和放大缩小等都需要用户通过按键或转轮等来完成，而且机身的小型化造成了有限的显示尺寸和功能，以及“小按键大手指”等的尴尬现象。结合了MEMS加速度传感器的设备则可省略这些零件实体，实现创新的界面元素。传感器可通过用户的动作判断其意图，用户可能只需要简单地倾斜手中设备，就能浏览电子书或移动地图，使各种复杂的操作变得十分简便。

无线游戏控制器

　　任天堂的Wii是市场中最成功的一个使用案例。多轴加速度传感器的应用使用户的真实动作变成了手持设备的鼠标功能，系统通过判断其动作和姿态即可实现对游戏中虚拟环境和人物的操作。符合人性的界面使游戏变得更加吸引人，这对于所有目标用户为年轻人的公司来说十分关键。

鼠标和3D Pointer

　　从键盘转向鼠标是操作方式上的一次进步，也使鼠标成为目前电脑及周边设备上最常见的操作接口。鼠标一般带有2~3个按键，用以输入指令，以及作为与电脑系统连结的通讯接口；用户手持鼠标在二维平面上的动作被用来控制光标或指针在图形化界面中的位置，并执行特定的动作。惯性传感器的出现为鼠标操作带来了新的革命。

　　在鼠标中内置加速度传感器可使系统监测用户的三维控制动作，并把相关数据发送给电脑操作系统；如整合陀螺仪则更能强化设备的功能和可用性。同时，该技术对于要求低功耗的无线解决方案也十分适合。

硬盘防跌落保护功能

　　由于大量数据存储的需求，目前除笔记本电脑外，内置硬盘在手机、数码相机、PMP、DV等产品中也大量普及。而便携式设备时常有跌落而造成数据损失的危险。三轴加速度传感器的应用可使这些设备中的数据免受伤害。

　　加速度传感器可感测到重力加速度，在跌落时，微控器会发出指令要求读写头从敏感的盘片上移开以避免落地时对其可能造成的划伤，使硬盘在三轴方向上获得自由落体保护。

位置服务的辅助导航（LBS）

　　在GPS广泛普及的今天，其技术也暴露出一些缺陷。GPS设备主要通过接收器对卫星信号的接收来实现定位和路线指示，而其在信号不好的地方，例如高层建筑之间、地下室、隧道、桥梁等，并不能实现100%的可靠性，很难进行准确定位。另外，电池式的GPS设备也往往消耗大量的电力。

　　DR（Dead Reckoning）采用惯性定位方式可有效弥补GPS的不足，与之形成互补。DR系统会掌握行车的距离和转动偏移的方向来计算相对位置，因此加速度传感器、陀螺仪和磁力计可被用来建立一套运动量测单元来实现这一功能。MEMS设备的低功耗也可有效节省电力。人们越来越关注自己的身体健康，各种辅助设备也被广泛应用。计步器能够用来测量用户行走的距离和速度，以确定其消耗的能量。计步器中的输出是垂直于平面运动的一组周期性信号，其被安置于鞋中并可与其他设备进行无线通讯。目前计步器已成为PND设备的一项重要功能，MP3播放器和多媒体手机也开始整合此项功能。

天气预报和高度计

　　压力传感器能让GPS设备或手持设备判断使用者所在的高度，并具有天气预报的功能。当用户拨打紧急电话时，GPS和压力感测器将能自动传送出用户在某建筑物中的位置和楼层高度。

数码相机/摄像机防抖功能

　　数码相机和摄像机的防抖功能可消除用户按快门瞬间的抖动对成像的影响，目前手机中普遍加入照相功能，这意味着陀螺仪在此市场具有极大的发展潜力。压电振动式陀螺仪被广泛应用于数码相机和摄像机的防抖模块，MEMS陀螺仪具有减少空间维度和降低功耗的功能优势，能同时量测pitch和roll轴的角加速度，也很容易与其它的运动感测器集成在一起。

　　MEMS的新兴应用领域

　　消费电子市场的新型应用甚将“MEMS的消费性浪潮”进一步推至“MEMS狂潮”。除了以上介绍的产品，MEMS技术还为其他许多创新性应用提供了广阔空间。MEMS必须专注于客户的需求，迎合微型化和多感测器丛集的设计趋势。ST在MEMS技术方面将继续其小型化的目标，另一方面，技术平台的改良和产品路线图的调整也是公司的重点。此外，让客户定制化及标准化的封装能实现多传感器的融合（如HLGA与一般的LGA封装能完全兼容）等也是ST十分关注的领域。

　　无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是许多公司和研究机构积极开发的另一块市场。WSN曾广泛用于军事、安防和科学监测等领域，目前也逐步走向民用，例如在汽车电子中的胎压检测系统实际上就是一个简单的五节点WSN，其中传感器的设计包含了MEMS压力传感器和加速度开关。

　　WSN由于还存在一些技术性的障碍，能否实现商业化量产还是未知数；但无论如何，厂商和产业界都能从为消费产品市场小型低功耗MEMS传感器产品的研发实践中获得收益。

　　Motes指由传感器、接收器、控制器、电池和天线等组成的无线传感器模组，主要用以测量物理量的改变，如压力、温度、热量、气流、受力、振动、加速度、撞击、扭力、湿度、应变力和影像等。该概念也正逐渐走向商业化。

　　有许多应用可以用到无线传感器模组，例如家居自动化、工业控制、安全监控、建筑工程、农业、环境监控等；目前由于市场对安全性、娱乐性、便利性和效率等的要求，以及一些政府和机构的强制性要求，给无线传感器模组的普及带来了机遇，同时也给MEMS供应商带来了挑战，因为其需要有将不同技术整合到单一模组化格式中的能力。ST正是考虑到这方面的需求，投资先进的八英寸晶圆厂，为Motes的量产建立生产制程平台。

　　无线传感器模组中传感器的选用也要依据具体情况。传感器并不一定要采用MEMS技术，有些应用中选用已发展较长时间的传统感测器也许会更合适。无线传感器模组的潜在市场很大，当技术上的瓶颈被克服，其将成为人们日常生活中的一部分。

　　结论

　　MEMS技术正在逐步走向民用和消费类市场，我们正处于“MEMS狂潮”的开端，ST将以其完善的生产基础、高效的执行能力、对消费电子市场的深入了解，以及先进而稳定的生产研发技术平台作为此次新浪潮的重要推动者。ST认为，以压力传感器、加速度传感器为代表的MEMS技术将在未来的产品中扮演越来越重要的角色，并带来席卷整个业界的威力；WSN可带来无穷无尽的创新应用，在攻克技术难关后必将进一步推动MEMS的创新革命。