TDK发布三款革命性产品，打响2021年MEMS “第一枪”

MEMS（微机电系统）行业发展迅猛，数据显示，2016-2019年我国MEMS行业市场规模稳步增长，2021年我国MEMS行业市场规模将达810亿元。MEMS覆盖消费电子、汽车电子、医疗电子、工业电子、光通信等各种领域，这种背景下也为产品提出了新的要求。

TDK自2017年收购InvenSense（英美盛）这一分水岭后，标志着这家公司成为了MEMS的新进“玩家”。此前，TDK预计传感器产品的复合年增长率（GAGR）将达35%，TDK的相关产品包括加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器、MEMS麦克风及测距和指纹生物识别的超声波传感器。

2021年已到，TDK于1月8日宣布了3个最新的MEMS产品，为其2021年规划出宏图，21ic中国电子网受邀参加此次发布会。

1、基于MEMS的CO₂传感器TCE-11101

“CO₂是许多监测系统和场景必须的指标”。

根据TDK的介绍，室内外的气体传感是现在行业需要紧急部署的刚需，这是因为空气质量是现在这个时代头号公共健康问题，也是监测的重点。

CO₂是引发全球变暖的罪魁祸首，数据显示一个人在14x10英尺的房间里就能在3小时内增加400ppm的CO₂。

另外，无论在工业、汽车、环境、食物监测中，除了CO、甲醛、甲烷、VOCs（挥发性有机物）、Nox（氮氧化合物）、乙醇以外，CO₂是监测中不可或缺的指标。

除此以外，人在监测呼出气体时，CO₂水平也是必要的指标之一，CO₂指标是判断许多疾病的重点标记之一。

基于此，TDK推出SmartEnviro气体传感器系列及检测CO₂浓度的TCE-11101小型化超低功耗MEMS平台，产品适用于家居、汽车、物联网、医疗保健和其他领域。

根据TDK的介绍，传统方案功耗较高、成本较高，通常使用eCO2进行检测，而该款产品基于专有的材料和独特的传感原理在MEMS上实现，使用最先进和最具成本效益的封装技术，集成板上控制器，拥有校准和软件补偿算法。

具体来说，TCE-11101封装使用5mm x 5mm x 1mm 28管脚LGA，非常小型化，功耗只有0.7mW（0.215mA），检测范围高达400-50000ppm，寿命高达8.7年，支持I²C，拥有后台校准程序。

与这款产品配套的开发套件名为DK-11101，包括评估工具包和配套软件，可方便开发者可以快速评估TCE-11101 并将 TCE-11101集成到他们的下一个设计中。

目前，产品已出样片，将在2021年中旬开始早期供货，车规级产品正在计划之中。

2、ADAS应用中汽车车轮的能量收集和传感模块InWheelSense

“ADAS的准确性对于驾驶员是至关重要的，而一款无需电源且能准确识别路况的MEMS无疑是最佳的选择。”

现如今，自动驾驶已进入L2-L3级别，激光雷达、雷达、图像和红外摄像机为ADAS提供了非常有价值的数据，但依然存在恶劣天气或地形下误判的情况，基于此，TDK推出了InWheelSense解决方案。

根据TDK介绍，InWheelSense是一个多方位的发电和传感解决方案，可安装在汽车车轮上，将轮胎旋转的力转化为压电电能，并在车轮这种供电非常困难的恶劣环境中进行无电池传感以及数据采集和传输。利用这一模块能够实时感测路面状况、车轮定位、轮胎压力和其他状况，并可与路边基础设施连接，帮助实现智能移动出行。

之所以选择使用压电元件的能量收集装置，是因为这可以有效地将轮胎旋转的力量转化为电力，并提供轮胎和轮胎的无电池的感应解决方案。

具体来说，将该模块放置在轮胎和车轮之间的边界处，通过车轮周围的多个设备连接，模块可以根据驱动系统的负载实现可扩展的发电，当以65mph/105km/h的速度行驶时，可实现1mW的平均连续功率输出，从而实现“永久电源”的效果。

InWheelSense 模块可以通过分析压电效应产生的波形并利用这些功率变化来感测各种驾驶条件。轮胎接触路面时会输出波形，因此，当汽车开始行驶时就会不断产生波形。随着车速的提高，波形的产生频率也随之增加，当行驶方向改变时，轮胎上的负荷也将发生改变，从而产生反映当时行驶特点的不同波形。由于车轮每转一圈会输出一个波形，所以 InWheelSense 模块不仅能够检测行驶过程中的速度，还能根据输出波形的形状检测路面状况。

产品拥有车规级性能，尺寸为125 x 28 x 19 mm，可在-40-105℃环境下工作，速度105km/h下直流连续输出功率可达1mW。

根据TDK的计划，InWheelSense目前已有评估套件，可作为样本连接到现有车轮上的能量收集模块进行简单评估，2023年投入早期生产，2025年大批量生产。

3、全球最小的全彩激光模块

“AR眼镜将成为未来生活的一部分。”

数据显示，在未来十年内，激光二极管为光源的头戴式显示器市场预计将增长近 100 倍，到2030年，使用激光的HMD市场预计将增长到90亿美元以上，未来几年里，增强现实（AR）眼镜也将成为最受欢迎的可穿戴设备之一。

然而，传统的AR激光模组体积过大，既不美观也影响了有限面积下产品的设计，基于此TDK开发了全球最小的全彩激光模块，比传统的模组体积小10倍，且比传统的模组速度快150倍。

具体来说，模块配备红色、绿色和蓝色三种激光，尺寸仅为 6.7 x5.5 x 2.7 mm，重量仅为0.35g，目前TDK设想使用包括端子在内的长8.0mm的柔性印刷电路（FPC）连接。

实现这种超小型光源面临着两大技术挑战：使用平面光波电路实现小型化以及缩短生产时间。传统的RGB激光模块配有用于每种颜色的反射镜和透镜，这些反射镜和透镜组合成一条光路，导致模块体积很大。

相比之下，TDK全彩激光模块采用NTT的平面光波电路将每种颜色组内置TDK模块合成一条光路。在这种新式装配结构中使用Planar Lightwave Circuit（PLC）和裸激光芯片，使得对齐位置时需要更少的点，得益于此TDK的模块比传统模块小了10倍。

新组件的结构也要求高精度对齐，TDK的高速自动化技术转移激光芯片，可在高速、高精度下对齐芯片，并将芯片粘到PLC上。该过程在5秒内自动完成，比传统模块快了约150倍。

根据TDK的计划，全彩激光模块2021年TDK将提供样片，2023年量产，2025年：继续缩小体积以便增加灵活性。

总结

此前，TDK曾表示除了CMOS图像传感器，TDK现在几乎拥有所有能在传感器市场上发挥重要作用的传感器。

而如今TDK三款新产品，瞄准的主要是新兴市场，布局行业未来，同时也为此三款产品规划了每两年的计划，足以说明TDK在MEMS传感器市场的决心。