MEMS扩展消费电子与医疗应用创新
时间：2013-09-18 05:49:00
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[导读]微机电系统(MEMS)的未来将朝哪些应用与方向拓展？在最近一场由意法半导体(STMicroelectronics)于美国加州举办的「塑造MEMS与感测器未来」的会议上，来自 MEMS 生态系统的各方代表们尽管分别对此提出不同的看法，但都
微机电系统(MEMS)的未来将朝哪些应用与方向拓展？在最近一场由意法半导体(STMicroelectronics)于美国加州举办的「塑造MEMS与感测器未来」的会议上，来自 MEMS 生态系统的各方代表们尽管分别对此提出不同的看法，但都看好未来 MEMS 将在消费性电子以及医疗保健与健身等应用领域展现成长与新商机。
PNI总裁兼执行长Becky Oh发表该公司最新的进展──一款1.5x1.5x0.5mm的微型晶片，能够为任何制造商的加速度计、陀螺仪与磁力计等产品执行复杂的感测器融合功能，并输出位置读数至任何应用处理器中。这款名为 Sentral 的硬体状态机晶片功能类似于苹果最新发表 iPhone 5S 中所用的 M7 感测器融合晶片，它可在耗用仅占1%的功耗时，从应用处理器中卸载感测器融合功能。
博通公司(Broadcom)资深产品经理Steve Malkos展示一款创新感测器融合演算法 HULA (Hybrid Universal Location Application)，透过结合来自GPS的输出资讯，以及加速度计、陀螺仪与磁力计与测高仪的航位推算能力，为汽车确定位置等资讯。这款 HULA 采用卡尔曼(Kalman)滤波器为个别感测器中的错误(如GPS讯号遗失或杂散磁场影响磁力计读数等)进行补偿，因而实现更准确的定位资讯。
博通HULA演算法采用卡尔曼滤波器补偿因磁力计(右上)或陀螺仪(左下)等感测器发生的错误，实现更准确的定位追踪(右下)。
(来源：Broadcom)
Movea Inc.客户解决方案架构师Tim Kelliher认为，对于未来，我们必须从「感测器融合」过渡到「数据融合」，因为目前的智慧型手机可存取各种类型的资料，甚至让你用于预测你的需求──例如，当你在电影院时，它可自动关闭手机铃声。
Fairchild Semiconductor公司MEMS与感测器解决方案副总裁Janusz Bryzek预测，很快地在全球各地将会部署达数以兆计的MEMS感测器，将需要用到1.3亿片8寸ASIC晶圆以及2.6亿片8 寸 MEMS 晶圆，实现约3亿平方公尺的矽晶基板。Bryzek追溯1950年代至今的 MEMS 感测器发展史，预测 MEMS 将持续较半导体市场更快速的成长态势(如下图)，他并呼吁有智识之士为感测器发展提出一种更为开放的发展道路──类似于国际半导体技术发展蓝图(ITRS)。
MEMS晶片市场(绿线)较半导体市场(蓝线)的成长更快，并将在2023年达到1兆片的市场规模。
(来源：Janusz Bryzek、Fairchild Semiconductor)
ST公司类比、MEMS与感测器执行副总裁兼总经理Benedetto Vigna则为已蓬勃发展的消费 MEMS 市场以及正在医疗保健与健身应用中快速成长的 MEMS 市场之间建立起连结的桥梁。他探讨人机介面的发展历史，从键盘到滑鼠，到目前使用的行动感测 MEMS 感测器，再到控制机器等发展，其中最经典的就是任天堂(Nintendo)的 Wii 。由于这款游戏平台创造的成就，使得新式的人机介面在市场上占有一席之地，并推动触控、手势、语音以及影像辨识等介面在消费装置上的普及。如今，消费者的兴趣更进一步过渡到可穿戴式市场，它同样要利用 MEMS 感测器来实现健身装置，如Fitbit 与 Nike Fuelband 等，均藉由追踪用户的活动记录，鼓励运动与健身。
医疗MEMS是当前的最新发展，目前美国FDA已经批准了十几种基于MEMS的健康监测设备，如Preventice公司的 BodyGuardian 远端监控系统，以黏贴式胶条直接贴附在人体上，然后以无线方式随时传送 ECG 、心跳、呼吸速率以及各种活动情况等资讯，让老人与病人能安全地在家庭中进行照护，同时也缓解了医院病床与人手不足的问题。
「我们的目标是让病人带着医院般的照护放心在家疗养，」Preventice公司资深行销副总裁Michael Emerson解释，「透过使用可穿戴式设备以及用于诊断、治疗与照护计划管理有关的工具，我们能够改善病人的参与、降低成本以及提供更好的病人照护。」
根据A.M. Fitzgerald & Associates LLC 创办人Alissa Fitzgerald指出，MEMS在医疗保健的下一个前端应用是植入式感测器。A.M. Fitzgerald & Associates LLC公司专门为客户提供有关 MEMS 装置的完整技术开发周期，包括从业务、IP策略以及初步设计、原型以及代工厂移转等。
「透过更准确地检测人体生理数据，MEMS将改变医疗保健与健身领域的未来，从而实现更佳诊断以及更有效的治疗，」Fitzgerald说。
Alissa Fitzgerald并提出了晶片与生物不相容的挑战──晶片必须进行封装，以保护人体免于受到晶片锐利边缘的伤害，以及保护晶片内部运作免于受到人体体液的腐蚀等影响。她还提出几款目前十分先进的植入式MEMS元件，包括CardioMEMS公司开发的植入式血压监测计，以及瑞士Debiotech公司与ST共同开发的微流体泵，它可为糖尿病患者进行自动监测以及配置胰岛素处方。
Replenish公司的植入式微流体泵可植入人眼中，自动分配约奈升(nanoliter)大小的精确药物剂量。它可连续使用长达9个月后才需补充药物。
(来源：Replenish)
Replenish公司MEMS制程工程师Blake Axelrod则展示一款最先进的植入式MEMS元件──一款能植入于人眼的微流体泵，它可根据需求自动分配精确达奈升大小的药物剂量，连续使用长达9个月的时间，才需要再次进行药物补充。
编译：Susan Hong
(参考原文：Shaping the Future of MEMS，by R. Colin Johnson)
PNI总裁兼执行长Becky Oh发表该公司最新的进展──一款1.5x1.5x0.5mm的微型晶片，能够为任何制造商的加速度计、陀螺仪与磁力计等产品执行复杂的感测器融合功能，并输出位置读数至任何应用处理器中。这款名为 Sentral 的硬体状态机晶片功能类似于苹果最新发表 iPhone 5S 中所用的 M7 感测器融合晶片，它可在耗用仅占1%的功耗时，从应用处理器中卸载感测器融合功能。
博通公司(Broadcom)资深产品经理Steve Malkos展示一款创新感测器融合演算法 HULA (Hybrid Universal Location Application)，透过结合来自GPS的输出资讯，以及加速度计、陀螺仪与磁力计与测高仪的航位推算能力，为汽车确定位置等资讯。这款 HULA 采用卡尔曼(Kalman)滤波器为个别感测器中的错误(如GPS讯号遗失或杂散磁场影响磁力计读数等)进行补偿，因而实现更准确的定位资讯。
博通HULA演算法采用卡尔曼滤波器补偿因磁力计(右上)或陀螺仪(左下)等感测器发生的错误，实现更准确的定位追踪(右下)。
(来源：Broadcom)
Movea Inc.客户解决方案架构师Tim Kelliher认为，对于未来，我们必须从「感测器融合」过渡到「数据融合」，因为目前的智慧型手机可存取各种类型的资料，甚至让你用于预测你的需求──例如，当你在电影院时，它可自动关闭手机铃声。
Fairchild Semiconductor公司MEMS与感测器解决方案副总裁Janusz Bryzek预测，很快地在全球各地将会部署达数以兆计的MEMS感测器，将需要用到1.3亿片8寸ASIC晶圆以及2.6亿片8 寸 MEMS 晶圆，实现约3亿平方公尺的矽晶基板。Bryzek追溯1950年代至今的 MEMS 感测器发展史，预测 MEMS 将持续较半导体市场更快速的成长态势(如下图)，他并呼吁有智识之士为感测器发展提出一种更为开放的发展道路──类似于国际半导体技术发展蓝图(ITRS)。
MEMS晶片市场(绿线)较半导体市场(蓝线)的成长更快，并将在2023年达到1兆片的市场规模。
(来源：Janusz Bryzek、Fairchild Semiconductor)
ST公司类比、MEMS与感测器执行副总裁兼总经理Benedetto Vigna则为已蓬勃发展的消费 MEMS 市场以及正在医疗保健与健身应用中快速成长的 MEMS 市场之间建立起连结的桥梁。他探讨人机介面的发展历史，从键盘到滑鼠，到目前使用的行动感测 MEMS 感测器，再到控制机器等发展，其中最经典的就是任天堂(Nintendo)的 Wii 。由于这款游戏平台创造的成就，使得新式的人机介面在市场上占有一席之地，并推动触控、手势、语音以及影像辨识等介面在消费装置上的普及。如今，消费者的兴趣更进一步过渡到可穿戴式市场，它同样要利用 MEMS 感测器来实现健身装置，如Fitbit 与 Nike Fuelband 等，均藉由追踪用户的活动记录，鼓励运动与健身。
医疗MEMS是当前的最新发展，目前美国FDA已经批准了十几种基于MEMS的健康监测设备，如Preventice公司的 BodyGuardian 远端监控系统，以黏贴式胶条直接贴附在人体上，然后以无线方式随时传送 ECG 、心跳、呼吸速率以及各种活动情况等资讯，让老人与病人能安全地在家庭中进行照护，同时也缓解了医院病床与人手不足的问题。
「我们的目标是让病人带着医院般的照护放心在家疗养，」Preventice公司资深行销副总裁Michael Emerson解释，「透过使用可穿戴式设备以及用于诊断、治疗与照护计划管理有关的工具，我们能够改善病人的参与、降低成本以及提供更好的病人照护。」
根据A.M. Fitzgerald & Associates LLC 创办人Alissa Fitzgerald指出，MEMS在医疗保健的下一个前端应用是植入式感测器。A.M. Fitzgerald & Associates LLC公司专门为客户提供有关 MEMS 装置的完整技术开发周期，包括从业务、IP策略以及初步设计、原型以及代工厂移转等。
「透过更准确地检测人体生理数据，MEMS将改变医疗保健与健身领域的未来，从而实现更佳诊断以及更有效的治疗，」Fitzgerald说。
Alissa Fitzgerald并提出了晶片与生物不相容的挑战──晶片必须进行封装，以保护人体免于受到晶片锐利边缘的伤害，以及保护晶片内部运作免于受到人体体液的腐蚀等影响。她还提出几款目前十分先进的植入式MEMS元件，包括CardioMEMS公司开发的植入式血压监测计，以及瑞士Debiotech公司与ST共同开发的微流体泵，它可为糖尿病患者进行自动监测以及配置胰岛素处方。
Replenish公司的植入式微流体泵可植入人眼中，自动分配约奈升(nanoliter)大小的精确药物剂量。它可连续使用长达9个月后才需补充药物。
(来源：Replenish)
Replenish公司MEMS制程工程师Blake Axelrod则展示一款最先进的植入式MEMS元件──一款能植入于人眼的微流体泵，它可根据需求自动分配精确达奈升大小的药物剂量，连续使用长达9个月的时间，才需要再次进行药物补充。
编译：Susan Hong
(参考原文：Shaping the Future of MEMS，by R. Colin Johnson)
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