MEMS传感器在汽车应用增长快速，NEMS、3.5D封装技术成趋势

电子发烧友网报道（文/刘静）MEMS传感器主要是利用半导体制造工艺和材料，加工微型机械结构形成的传感器和执行器，然后匹配控制电路和信号处理电路，来测量和检测各种物理量，包括压力、加速度、温湿度、角度、角速度等。
 
与传统的传感器相比，MEMS传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高等优势。这使得MEMS传感器在智能手机、AR/VR、可穿戴设备、智能驾驶、智能家居、智慧医疗等多个领域得到广泛应用。
 
智能汽车所用到的MEMS传感器多达10到40颗，一般低端的汽车通常要用到10颗MEMS传感器，高端的汽车每辆的MEMS传感器使用数会大幅增加到40颗。
 
随着汽车智能化、电动化发展，车用MEMS传感器市场规模快速增长，Yole最新数据预计2022年-2028年全球汽车市场对MEMS传感器的需求有望从27亿美元增长至41亿美元，年复合增长率为7.21%。车用MEMS市场规模仅次于消费电子，为MEMS第三大增长快速的应用领域。
 
在汽车领域，MEMS传感器有诸多应用，包括电动手刹、斜坡起动辅助、胎压监控、引擎防抖、安全气囊、车辆倾角计量、电池管理系统、车内心跳监测、健康座舱（空气质量）等。
 
汽车电子当中应用的MEMS产品，有99%是压力传感器、加速度计、流量传感器、陀螺仪、温湿度传感器。例如，高g值加速度计被应用于正面防撞气囊，压力传感器则用于侧面气囊。在汽车发动机中，MEMS传感器被用于检测进气量的进气歧管绝对压力传感器和流量传感器。此外，角速度传感器（陀螺仪）在汽车导航和姿态控制中也发挥着关键作用。
 
亿波达首席技术官张裕华表示，现在汽车应用的MEMS传感器，为汽车带来安全性、健康以及智能是必不可少的。
 
在智能驾驶当中，人们关注度最高的惯性导航系统。它其实就是通过惯性传感器以及全球定位系统来确定位置，然后再匹配高精度的地图来确定汽车具体的位置。此外，如果汽车是在运行当中的话，还要借助毫米波激光雷达、摄像头以及超声波雷达来感知现在汽车所处的环境。
 
惯性导航系统（IMU）主要是6轴MEMS加速度计和陀螺仪构成的组合，另外再加上GNSS卫星信号。IMU可以不依赖外界环境，通过自己的计算来定位自己的位置。那么未来的技术趋势是怎样的呢？
 
张裕华认为，高精度MEMS传感器的发展趋势，很重要的一个就是从MEMS这个级别进到NEMS级别。
 
NEMS作为MEMS的延伸，具有更小的尺寸和更高的精度，对于实现更高性能、更低功耗和更小尺寸的传感器具有重要意义。
 
目前MEMS级别被限制的主要是深硅刻蚀工艺。深硅刻蚀工艺是MEMS制造中的关键技术，目前这种技术对电容式的陀螺仪可以刻到20:1的深宽比，这其实还是MEMS水平。“现在已经发展到NEMS的水平，间距可以做到200纳米，也就是0.2个微米，那么深宽比可以达到100:1以上”张裕华说道。
 
另外一个技术趋势则是MEMS传感器的封装进步，2.5D封装开始向3.5D先进封装发展。3.5D封装结合了3D封装和2.5D封装的特性，并在其中引入了混合键合技术。简单来说，3.5D封装就是3D+2.5D的封装方式，再加上混合键合技术的加持。可以让MEMS传感器更小尺寸，功耗也会有所降低。3.5D封装将会推动MEMS传感器在各个领域的应用和发展。