智慧設計當道ST引領MEMS產業發展
前言：
在過去十年中，動作感測器技術徹底改變了人與電子裝置的互動方式。透過研發和推廣動作感測器至智慧型消費性電子應用中，意法半導體在這一技術革命中扮演了相當重要的角色。
全球MEMS製造商及消費性電子和行動裝置MEMS供應商1意法半導體（ST）執行副總裁暨類比、MEMS和感測器事業群總經理Benedetto Vigna日前再度受邀SEMICON Taiwan 2014 於MEMS論壇上發表主題演講，闡明意法半導體在MEMS產業發展過程中扮演的重要角色，以及MEMS和感測器為改善人類生活做出正面貢獻。
在過去十年中，動作感測器技術徹底改變了人與電子裝置的互動方式。透過研發和推廣動作感測器至智慧型消費性電子應用中，意法半導體在這一技術革命中扮演了相當重要的角色。現在，因為各種感測技術的應用，產品的使用者介面變得更自然、直接，訊息的取得也變得更方便快速，使人與物件之間的聯繫更加緊密。
Benedetto Vigna表示：”在被廣泛用於智慧型手機後，智慧型感測技術開始影響著我們的生活。內建感測器的穿戴式裝置和日常用品正不斷增加感測功能，並透過網際網路平台搭建物聯網。意法半導體具備持續發揮主導作用所需的全部特質，擁有廣泛且多元化的產品組合，配合穩健可靠的供應鏈，強大的合作夥伴生態系統，我們將持續引領下一波MEMS產業發展。”
至今天為止，意法半導體已銷售近50億顆的MEMS感測器及35億顆的MEMS致動器。完整的研發設計和製造鏈，使意法半導體成為廠商首選的一站式MEMS供應商，其豐富的產品組合涵蓋微機電加速度計、陀螺儀、壓力感測器、磁力計及麥克風，能夠將多感測器模組與板載訊號處理器、控制功能、感測器融合演算法及無線介面整合在一起。作為MEMS市場的領導廠商，意法半導體的MEMS技術研發同樣處於業界最前沿，擁有近1000項與MEMS相關的專利。意法半導體成功引領感測器技術走向智慧化和獨立化發展，並將在消費性電子、醫療保健、環境科學等諸多領域開創新局面。
根據IC Insights的最新報告顯示，在2013年至2018年間，基於MEMS的產品市場的年複合成長率達11.7%，到2018年，年銷售收入達到122億美元。
MEMS（微機電系統）技術被廣泛用於動作、加速度、傾斜振動等感測器，以及測量流動液體、物件與光的微致動器。現今的MEMS感測器是完整的系統級封裝（system-in-package）解決方案，擁有高解析度、低功耗和小尺寸等優勢。
MEMS應用領域
市場研調機構IHS將意法半導體評選為消費性電子和行動市場中最大MEMS供應商1。
在所有的主流手機作業系統中，意法半導體是最大的MEMS供應商。意法半導體的MEMS加速度計和陀螺儀讓設備廠商得以研發出各種符合成本效益的動作感測裝置，並獲得市場青睞。這些感測器為手機、MP3/MP4播放機、PDA、平板電腦或遊戲機控制器實現更直接的人機介面，辨識使用者的手腕、手臂和手掌的動作後，再將其與應用程式、頁面內以及頁面之間的導航、遊戲中人物動作及更多相關應用連結在一起。
可攜式裝置中的資料保護是MEMS的另一種常見應用。當機體摔落或者出現其它異常動作時，MEMS加速度計會立即通知系統終止全部的硬碟讀寫作業，並將磁頭固定到安全位置。MEMS加速度計也常應用在洗衣機或烘乾機等家電上，可偵測出設備的震動情形，用以穩定負載失衡的狀況，防止零件過度磨損而發生故障。
MEMS陀螺儀也稱作角動作感測器，可以輔助人機介面中的加速度計，使遊戲和遙指作業（remote-pointing）變得更加酷炫。陀螺儀還能消除晃動對數位錄影機或數位相機畫質的影響，提高影像清晰度，還可強化汽車導航中航位推算（dead-reckoning）和地圖比對（map-matching）功能。GPS衛星訊號往往無法覆蓋每一個角落，例如在建築物內或高樓林立的城區內沒有衛星訊號時，透過監測動作、位移和高度來修正數位羅盤讀數，可以保證繼續為使用者提供準確的導航資訊。
MEMS磁感測器能測量地球磁場的強度和/或方向，並藉此決定以北極為參考軸的前進方向，因此它可以強化可攜式消費性電子產品的電子羅盤功能，包括方位定向、地圖/顯示器方向、適地性服務（LBS，location-based service）和行人航位推算。在擁有9個自由度（DoF）2 的多感測器模組內，磁感測器可彌補陀螺儀和加速度計功能的不足。
壓力感測器可滿足應用上對各尺寸和高解析度的要求：應用實例包括手持裝置的氣壓計功能和硬碟驅動器（(HDD),的「飛行高度」（flight height）控制功能，因為隨著硬碟尺寸不斷縮小和儲存容量不斷提高，磁頭與盤面之間的距離極易受到氣壓變化的負面影響。因為能夠分辨使用者身處樓層，MEMS壓力感測器的出現將使室內導航裝置逐漸盛行。
意法半導體的MEMS壓力感測器技術，也是另一項創新應用的核心所在：能夠24小時檢測和觀察眼壓變化的智慧型隱形眼鏡。作為意法半導體與Sensimed的合作開發成果，這個獨一無二的輔助診斷工具有助於專家提前發現青光眼，依照病患生物時鐘同步治療則能夠達到最佳治療效果。
微機械聲學裝置（acoustic device），也稱MEMS麥克風，可提高手機、筆記型電腦、錄影機、遊戲、數位相機內語音輸入應用程式的效能。除在體積、穩定度與節能方面較傳統電容式麥克風更具優勢，MEMS麥克風也能大幅提升音質。由於具有延伸的頻率響應（frequency response）與卓越的聲學參數（acoustic parameter），即使在最吵雜刺耳的狀況下也能輕鬆進行語音對話與聲音擷取。將多個MEMS麥克風組合陣列，還能提供雜訊抑制和方向拾音（directional voice pickup）等附加功能。
MEMS技術漸往多感測器裝置發展
意法半導體引領MEMS技術發展潮流，基於其屢獲大獎的3iNEMO技術開始研發整合加速度計、陀螺儀、地磁計、壓力感測器等多種感測器的模組，可大幅提升各種應用的功能性和性能。在這些多感測器產品內，整合感測器（integrated sensor）可實現自主和自動系統，監測特定的條件，並根據監測結果執行相對應的操作，使用者無需干涉或只需稍加介入。此外，智慧型感測器（smart sensor）整合MEMS裝置和處理功能，無需主處理器介入便能獨立執行感測器演算法，從而降低系統級功耗，這對耗電量極大的可攜式裝置非常重要。
意法半導體的多感測器模組沿用業界獨一無二的先進過濾和預測軟體iNEMO 引擎（Engine）。該軟體透過精密演算法融合所有感測器的輸出資料，能夠在精確度、解析度、穩定性和反應時間等方面提高系統整體性能，大幅改進使用者的使用體驗。
除了感測器，意法半導體亦是微致動器的領導廠商。這些微小的機器可將電能轉換成機械能量並帶來驚人的性能表現。
舉例來說，意法半導體的微機電鏡（MEMS mirror）為雷射掃描投影引擎（Scanning Laser Projection engine）的核心，未來將可整合次世代智慧型手機與其它可攜式消費性裝置中的微投影機。一對低功耗的單軸微機電鏡就能產生自由對焦的高解析輸出，使用者無論身在何處均能撥放視訊、照片以及簡報。
意法半導體具有重大突破意義的實驗室晶片（Lab-on-Chip）同樣也利用了矽的電氣特性和熱特性，這個解決方案用成本低廉的拋棄可攜式工具，取代了成本昂貴、耗時的定點實驗室分析過程。意法半導體的實驗室晶片平台結合MEMS微致動器與微流體（microfluidics），以整合多工DNA擴增檢驗（multiplexed DNA amplification）與微矩陣檢測（microarray detection），進而達到快速、節省成本且準確的生物材料分析。
意法半導體還在醫療保健領域成功地應用微流體MEMS技術，例如可以安裝在拋棄式貼布內的微型藥物注射泵（drug-delivery pump）。能向人體持續注入藥物，如胰島素，同時還能檢測藥物注射泵可能存在的故障，為病患提供更深一層的保護。以MEMS技術開發的藥物注射泵採用半導體製程量產技術，比起現有解決方案一般病患更能負擔，其可靠性和精確度更是其它解決方案無法比擬的。
憑藉各種MEMS製程、產品、應用IP（智慧財產權）模組和可靠的商業案例，意法半導體成為這個極具挑戰性、競爭激烈市場的領導者。再加上成功的標準化工作，透過規模經濟效益，客戶對公司的信任度不斷提高，同時也在持續提高逐步擴大的MEMS市場對前瞻應用的需求。
