MEMS超声波换能器为何是现在进入大众市场？

MEMS超声波换能器正进入大众市场，为何是现在？

据麦姆斯咨询介绍，几十年来，MEMS超声波换能器，无论是PMUT（压电式MEMS超声波换能器），还是CMUT（电容式MEMS超声波换能器），都已经敲响了大众市场之门。如今，大众市场之门即将打开，那么为何是现在呢？

超声波技术的应用

三种超声波换能器技术

解释上述时间因素主要有四点。首先，市场应用正在推动MEMS超声波换能器发展。由于更便宜且更小的探头诞生，医疗超声波成像将实现平民化，全科医生甚至家庭都可以负担使用。在消费类应用中，超声波指纹传感器可以实现显示屏下感测识别，从而促进全面屏智能手机的出现！

第二，MEMS超声波换能器技术已经准备就绪。PMUT需要可控的压电薄膜制造工艺，这项技术的成熟得益于压电式喷墨打印头的用量增加。同时，CMUT也离不开精密的制造工艺，以解决大薄膜中存在的机械应力问题。

第三，业内厂商一直在投资MEMS超声波换能器技术，并为供应链做好准备。日立（Hitachi）和飞利浦（Philips）主攻CMUT，富士胶片（FUJIFILM）Dimatix和意法半导体（STMicroelectronics）主攻PMUT，而格罗方德（GlobalFoundries）和Silex Microsystems则同时涉足CMUT和PMUT。

最后但同样重要的是，作为制造业重要环节的“组装”也蓄势待发。面对大众市场，同欣电子（Tong Hsing Electronic）、飞利浦（Philips）和SilTerra等公司为大批量生产做好了准备。

MEMS超声波传感技术（PMUT和CMUT）“起飞”在即

正是由于上述有利因素的存在，为超声波传感技术进入多种应用和市场奠定了坚实的基础！

超声波传感模组：2017年市场为21亿美元，预计2023年将接近60亿美元

由于新兴应用的出现，超声波传感模组市场将在未来五年内蓬勃发展，2017~2023年期间的复合年增长率为18%。2017年，最大的超声波传感模组市场是停车辅助，其次是自动化。但是，消费类领域的指纹识别和医疗领域的新应用将以惊人的速度成长。指纹传感模组的增速最快，并随着PMUT的引入，有望看到技术方面产生最大变化。

2017~2023年超声波模组市场预测

随着售价2000美元的Butterfly iQ超声波探头等新产品的问世，医疗超声波传感市场也将出现许多变化。这种手持式低成本设备将重塑医疗超声波应用，初级护理师、急诊医师和护士等新用户可以将超声波成像作为日常工具。因此，超声波可能成为新的“听诊器”！

Butterfly iQ和iPhone手机一起搭配使用

从技术角度来看，我们看到如今的超声波模组市场几乎完全由体压电换能器（bulk piezoelectric transducers）占据。这是超声波传感的传统技术，并将继续作为停车辅助和自动化等应用的黄金标准。CMUT是30年前研发出的技术，主要应用于医疗领域，最近才发现其“杀手级”应用：手持式超声波设备。对于PMUT，由于它的高集成度，适合大批量应用领域。小型化、低成本和高集成度是超声波换能器技术的主要驱动力。

本报告研究的超声波传感领域

本报告介绍超声波换能器生态系统的发展情况，以及MEMS超声波换能器技术将如何迅速渗透至超声波市场。

主要面临的挑战已经解决，MEMS超声波换能器产业满怀希望

在日立2008年6月发布新款数字化彩色超声波诊断仪之后，经过十年长期的努力，MEMS超声波换能器技术终于引起产业很高的期望。虽然主要面临的挑战已经解决，但是业界还在研发新型MEMS超声波换能器，并根据市场应用进行优化。

MEMS器件不仅要性能满足需求，还需在研发和生产设施方面投入巨资。MEMS代工厂现在已经为超声波换能器做足准备，可提供大批量生产服务。在前道工艺方面，薄膜压电层沉积工艺取得了很大进步，并实现了均匀性和一致性。Teledyne Dalsa的钪掺杂氮化铝（AlN）、富士胶片（Fujifilm）的铌掺杂PZT，显着地提升了PMUT器件性能。

飞利浦和Micralyne花了超过15年的时间来解决CMUT的主要挑战：CMUT结构的寿命问题和棘手的组装挑战。由于CMUT结构和两侧电极的存在，CMUT组件比PMUT更复杂。因此，PMUT是高集成度和小型化的更好选择。

那么，十年之后超声波传感产业会怎么样？CMUT和PMUT的差异将如何影响应用呢？本报告介绍超声波技术的主要挑战及应用情况，并提供未来十年的发展路线图。

超声波传感产品和技术路线图