传感器加速度计系统Howard Wisniowski:ADI的第三次MEMS革命

Howard Wisniowski:ADI的第三次MEMS革命

时间:2011年12月01日
熟悉ADI的人都知道,在车用MEMS领域,ADI有着经典的成功案例,也曾被收录进MBA教程。如今,借由正热播的爱丽丝及钢铁侠,ADI高调宣布其MEMS技术已成功进入了好莱坞,标志着第三次M 调光器灯泡驱动器Maxim提供LED照明换代方案市场电源需求电源IC市场成长力道将延续至2014年集成电路中国产业芯片步入黄金十年 内部重组强势反弹沟道器件负载IR新型-30V P沟道功率MOSFET使设计更简单灵活中国出货量市场中国汽车信息娱乐行业受益于强劲的国内市场芯片逆变器美国美国国家半导体推出全新SolarMagicIC芯片批评新闻线索邮箱Microchip推出全新20引脚PIC单片机传感器客户产品伊玛传感器:持续创新 流水不腐芯片处理器手机高通推出新款双核芯片 新产品明年发布

熟悉ADI的人都知道,在车用MEMS领域,ADI有着经典的成功案例,也曾被收录进MBA教程。如今,借由正热播的爱丽丝及钢铁侠,ADI高调宣布其MEMS技术已成功进入了好莱坞,标志着第三次MEMS革命的帷幕即将拉开。我们也很想听听ADI是如何解读此次合作的。以下是EEWORLD专访ADI MEMS市场应用经理Howard Wisniowski的采访实录,通过Xsens,我们可以发现,iPhone 4用到的MEMS太“小儿科”了。

1.能否简要谈一下和Xsens Technologies 的合作历史,当时的合作背景是什么?第一个产品又是什么?

受早期运动传感器技术在运动员成绩测量领域表现和市场潜力的鼓舞,Xsens创始人创立了这家公司,目前已成长为基于运动传感器产品的领先开发商,涉足工业、医疗、娱乐等诸多行业。ADI与Xsens于8年前开始合作时,最初开发MVN套件的目的是提供一种完全活动式测量系统,以便超越传统运动捕获实验室的界限广泛使用。之后,由于MVN套件支持实时测量过程中使用受测对象的某些特征,因而可以很快调整用于生物力学研究、运动科学、康复和人体工学研究。合身的轻质MVN套件配有17个分布式运动跟踪器,包含用于数字信号处理(DSP)的ADI Blackfin®处理器和总共85个高性能ADI iMEMS®运动传感器。如今,无摄像机的MVN运动捕获套件可以用于室内或室外,为制片商捕获全身人体运动提供了一种简单易用的高性价比系统。

2.Xsens为什么会选择ADI作为其器件供应商?

之所以选择ADI公司的iMEMS®加速度计和陀螺仪,是因为其能提供业界最精确的运动测量,而且还具有最小的尺寸、最低的功耗和最高的性价比。ADI公司的Blackfin®处理器也因为易于使用而中选。

3.此次合作,对于ADI或整个MEMS产品来说,有什么意义?

Xsens MVN运动捕获套件代表了新一波应用浪潮,新兴的工业和医疗应用都需要高性能MEMS惯性传感器,这些应用不仅要求具备MEMS专业技术,而且还需要高性能信号处理专业技术,ADI公司就拥有这些技术优势。借助20余年的MEMS经验和45年的高性能信号处理经验,ADI公司在这两个领域均居领先地位。

4.在合作过程中,ADI除提供器件外,还为Xsens提供了哪些支持。

ADI公司MEMS应用工程师发挥了重要作用,他们协助Xsens工程师了解iMEMS运动传感器的潜力,以及如何与Xsens的专有传感器融合算法配合使用,将MVN套件的运动传感器数据与先进的生物力学模型合成,进而将全身运动捕获输出。

5.能否简要介绍下该系统,该系统需要解决的难点有哪些?ADI是采用什么方式解决的?

惯性产品
高g加速度计 低g加速度计 角速率陀螺仪 iSensor®多传感器解决方案
单轴 单轴 ±50度/秒 6自由度惯性测量单元
双轴 双轴 ±80度/秒
振动传感器 三轴 ±150度/秒
±350度/秒
±300度/秒
可编程度/秒惯性产品
非惯性产品
MEMS模拟和数字麦克风

面对的挑战涉及系统级设计、分析、测试、嵌入式软件开发、电源管理技术,以及优化解决方案所需的许多其它要素(恕难一一列举)。传感器元件(如单轴、双轴、三轴、陀螺仪元件等)非常复杂,必须具备精深的系统和实现知识才能获得所需的性能。

6.ADI 公司 MEMS 和传感器部副总裁 Mark Martin说过,目前正在进行着第三次MEMS产业的革命,请问您对这次革命的理解是什么?

在上世纪90年代早期,MEMS设计迎来了第一次浪潮——汽车安全气囊系统开始大量采用MEMS加速度计。当时MEMS供应商掌握了大规模生产加速度计的技术,并能够满足汽车行业的质量和可靠性标准,因此OEM得以降低成本,安全气囊电子装置成本从数百美元降至30美元以下。

MEMS器件虽然具有极高的使用价值(对于安全气囊系统至关重要),但认知度很低,大多数人根本不了解MEMS传感器是什么,它能做什么,甚至不知道它已用于汽车安全气囊系统。

在随后的10年中,MEMS传感器的消费趋势推动了MEMS技术的第二次应用浪潮,游戏和便携手持式OEM纷纷根据人体运动开发创新式用户界面。MEMS认知度因此大幅提高。成千上万的人意识到MEMS运动检测的潜力,MEMS所实现的功能更多地被视为“有趣”或“时尚”,而不是“至关重要”。

MEMS应用的第三次浪潮正在袭来,在未来的10年中,它可能发展成最大的一次浪潮。现在,MEMS传感器供应商已经冲破了可靠性、成本和大规模生产的障碍,先进的高性能MEMS加速度计和陀螺仪有望在许多新的应用领域大显身手。对更高性能的需求推动了MEMS传感器的进步,现在它已能够满足各种各样的要求,包括至关重要的系统性能参数,增强安全性和可靠性,支持工业和医疗应用中的高精度测量和诊断,例如机器人、机器健康监控和超声系统等便携式医疗设备。此外,本身是视频游戏玩家和手机用户的设计人员现在能够更好地理解MEMS运动检测的潜力,并开始将这种价值融入自己的产品设计中,以改善系统性能,减少系统停机时间,提高运行效率。

7.Mark Martin同时强调,在这次革命中,最重要的是创新型应用,那么您认为MEMS厂商将如何引领终端应用的创新?

为了实现新兴的工业和医疗创新应用所要求的高性能,不仅需要MEMS专业技术,而且需要高性能信号处理专业技术。它还需要我们从更广阔的角度去看,超越分立的运动传感器,将多个传感器,如陀螺仪和低g加速度计等,集成为一个器件。大多数情况下,所需的核心器件已经存在。面临的挑战主要是系统级设计、分析、测试、嵌入式软件开发、电源管理技术,以及优化解决方案所需要的许多其它要素。不同类型的传感器(如惯性、温度、压力、磁性、生物辨识等)错综复杂,必须具备精深的系统和实现知识才能获得所需的性能。在未来10年中,MEMS供应商必须优化MEMS传感器设计,提供更强大的功能,提高效率,缩小尺寸并降低整体成本;这将最终决定MEMS运动检测的发展和应用步伐。

8.您能否预测下这次革命下最终赢家将会是哪类厂商?他们会有什么样的共同点?

要在MEMS传感器第三波应用浪潮中胜出,供应商必须应对更多要求,而不是只关注基本运动检测或新颖的功能。更高性能的新型MEMS传感器要求包括:

至关重要的系统性能参数
增强安全或可靠性
高精度测量和诊断

新型MEMS传感器设计还必须能在所有条件下,包括在恶劣的冲击、振动和温度条件下,保持灵敏度、噪声和零点精度等关键特性。此外,这些设计必须提供有价值的系统性能改进,从而实现提高效率(过程自动化)、减少系统停机时间及其它可观的好处。

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