你知道智能手環(huán)是如何進行步數統(tǒng)計，從而計算你的運動消耗的嗎？

你知道人們是如何通過物聯網監(jiān)測森林野火，從而減緩全球變暖的嗎？

你知道安全氣囊是如何準確判斷彈出時機，從而挽救千萬人生命的嗎？

其實這一切背后的大功臣，只是一顆小小的MEMS傳感器。

MEMS的全稱是微型電子機械系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical System），是集微傳感器、微執(zhí)行器、微機械結構、微電源微能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統(tǒng)。而MEMS傳感器就是在微電子和微機械加工技術基礎上，根據各種需求結合電子、機械、材料、物理學、化學、生物學、醫(yī)學等多種學科與技術制造出來的新型傳感器。

這些傳感器的內部結構甚至比頭發(fā)絲還要細，它們可以將微觀運動轉化為電信號，在進行簡單的處理后，把信號傳輸給不同的控制器。它們讓電子系統(tǒng)像器官一樣學會看、聽、聞和感覺，可以說，它們就是“機器的感官”。

博世MEMS歷史

早在1970年，博世就開始了MEMS在發(fā)動機管理系統(tǒng)中壓力傳感器應用的嘗試與研究。經過長時間的技術積淀，在1992年，博世的科學家們初步研發(fā)出一種可以在硅片上進行高精度蝕刻的技術工藝并提交了專利申請。終于在1994年，這項專利正式獲批，這種技術工藝就是深層反應離子蝕刻技術（DRIE）。憑借其極高的精度，我們可以在硅片上生成幾乎任何幾何形狀的結構。它的誕生是MEMS傳感器研發(fā)生產里程碑式的突破，它使得工程師能夠縮小傳感器的尺寸，并在提高精度的同時極大地降低了成本，成為了博世建立微機電系統(tǒng)（MEMS）傳感器業(yè)務的基礎。因此，DRIE也被稱為“博世工藝”，博世將這一工藝授權給其他半導體廠商，成為了微電子領域的全球標準。

1995年，在“博世工藝”的助力下，博世加速推進車用MEMS傳感器的研發(fā)進程，首款用于發(fā)動機管理的壓力傳感器投入量產，為現代移動技術的進一步發(fā)展鋪平道路。1998年，博世推出了首款用于ESP電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)的MEMS偏航率傳感器。隨著駕駛輔助技術的發(fā)展和成熟，ESP逐漸成為汽車中的標準配置。研究表明，這樣的系統(tǒng)每年可以挽救1萬多條生命，而 MEMS傳感器就是這背后不為人知的大功臣。

MEMS傳感器工作原理和應用

看到這，你可能會提出這樣的疑問：這個小小的MEMS傳感器究竟是如何拯救生命的呢？

讓我們把鏡頭放大，再放大，把目光轉向這個“大功臣”的內部，仔細地看看它的結構。

以應用在安全氣囊系統(tǒng)中的博世高加速度傳感器SMA7xy為例，我們能看到，這個小小的傳感器主要分為兩個部分：左側是微機械構成的梳狀結構，右側是信號處理器。其實，這個梳狀結構就是MEMS傳感器感知加速度的關鍵所在。在這個“小梳子”里，左右兩側的極板是固定的，而中間的“王”字形結構即質量塊的兩端連接著彈簧，是可活動的。在車輛行駛的過程中，當加速度在特定方向作用時，質量塊會隨著加速度的變化在極板間來回運動，這就引起了質量塊和極板之間電容的改變。所有電容的變化都會被記錄下來，從梳狀結構傳遞給信號處理器。通過電容的變化，處理器就能得出對應的加速度，并將信號進一步傳遞給控制系統(tǒng)，從而下達相應的指令。

和加速度傳感器一樣，不同類型的MEMS傳感器都是通過不同的微機械結構，并根據需求結合各種學科技術來實現各種感知功能。它們憑借微小的身材和精細的感知，被應用在各種各樣的汽車系統(tǒng)中。例如應用在自動駕駛系統(tǒng)的博世高性能慣性傳感器SMU2xy，應用在發(fā)動機控制系統(tǒng)中的博世大氣壓力傳感器SMP581，應用在導航系統(tǒng)中的博世組合慣性傳感器SMI230以及應用在主動懸架系統(tǒng)中的博世低加速度傳感器SMA73x等等。今天，每一輛現代汽車平均包含五個博世MEMS傳感器。

除了車用領域，博世還發(fā)現了MEMS傳感器在其他應用中不斷增長的潛力，尤其是在消費電子產品中。2005年，博世成立了博世傳感技術有限公司，開始在新品層出不窮的消費電子市場中開疆拓土。博世的MEMS傳感器也被應用在智能手機和例如智能手表、健身臂帶和智能眼鏡等可穿戴設備中，用來感知和評估海量的信息?，F在，在全球范圍內，每一秒鐘都有智能手機正在使用博世MEMS傳感器。

博世是全球領先的MEMS供應商

自MEMS問世以來，博世一直走在MEMS技術前沿，被全球知名咨詢機構IHS Technology和Yole Développement認證為全球領先MEMS供應商。

自1995年開始生產以來，博世已經生產了超過100億顆MEMS傳感器?，F在，博世每天生產超過400萬個MEMS傳感器。在前沿技術與工藝的基礎上，博世持續(xù)推動技術創(chuàng)新，不斷地減少尺寸、重量、功耗和成本。目前，博世始終具備著最好的MEMS創(chuàng)新能力，擁有以及申請了超過1000項MEMS技術專利。在剛開始生產MEMS傳感器時，首款加速度傳感器的邊緣長度為133毫米。而如今，博世產品組合中最小的MEMS傳感器的邊緣長度僅為1.56毫米，比一個針頭還要小，80多個這樣的微芯片可以平鋪在一個拇指指甲上。這表明了在約25年內，傳感器尺寸縮小了85倍。

博世對MEMS的研究涵蓋了整個價值鏈——從生產工藝的開發(fā)、MEMS傳感器研發(fā)設計，到生產、封裝、測試和銷售，這使得博世對這些微型的技術奇跡和它們的復雜的功能研發(fā)和實現有著深刻的了解。未來，博世也將致力創(chuàng)新，持續(xù)革新技術和產品，用“博世工藝”進一步塑造明日的智能出行和智慧生活。

原文標題：半導體 | 用“博世工藝”孕育“機器感官”

文章出處：【微信公眾號：博世汽車電子事業(yè)部】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。