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汽车MEMS传感器迎新机遇,国产MEMS追赶之路

  近年来,车联网、自动驾驶、汽车智能化等成为了汽车行业的热点话题,随着人们对汽车智能化、安全化的追求日益凸显,汽车电子的市场需求不断增长,而对汽车电子起核心作用的元件当属传感器。其中,MEMS凭借小型化、类型多样、测量范围广等优势,逐渐成为汽车电子的主流传感器。
  MEMS是Micro Electro Mechanical System的缩写,简称微机电系统,是按功能要求在芯片上把微电路和微机械集成于一体的系统。MEMS传感器是采用微电子和微机械技工技术工艺制造出来的微型传感器,种类繁多,是使用最广泛的MEMS产品,通过微传感元件和传输单元把输入的信号转换并导出另一种可监测信号。与传统工艺制造的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。
  MEMS传感器算得上是一个新兴的行业,在中国商业化的时间不到10年,在全球也只有20余年的产业化历程。随着自动驾驶的发展浪潮,MEMS凭借诸多优势,正在成为汽车传感器的新风向。
  汽车MEMS传感器迎新机遇
  作为获取信息和实现交互的关键器件,MEMS对机械系统的微型化起着重要的推动作用。MEMS传感器已在汽车电子、消费电子、工业、航空航天等领域得到了广泛应用。从用于增强型虚拟现实(AR)组件和消费电子的设备,到工业4.0以及用于电池供电应用的低功耗设备、精确导航和定位、ADAS/自动驾驶等汽车电子设备,覆盖了众多应用场景。
  其中消费电子和汽车为目前MEMS最主要的应用领域。从2019年全球MEMS市场结构来看,消费电子为主要应用领域,占比接近60%;汽车为第二大应用领域,占比约19%。
  随着汽车市场的发展态势,MEMS传感器有望迎来新的增长机遇。标准的汽车传感器产品组合,包括六轴惯性模块(IMU)、三轴陀螺仪、单轴、双轴和三轴加速度计等。
  IMU:用于导航平台稳定控制和导航的高性能MEMS IMU是自动驾驶定位的最后一道防线,与GNSS定位依靠卫星不同,MEMS IMU具有独特的提供连续性导航的能力,即使进入隧道或地库,也能持续导航,且短时精度很高,长期精度取决于所选MEMS IMU的等级。
  Yole Development数据显示,惯性传感器2022年将达到9亿美元。目前,ST、博世、ADI等厂商已推出面向智能驾驶的MEMS惯导方案。
  陀螺仪:6轴陀螺仪提供了在时间和温度变化时卓越的稳定性,角速率传感器确保满足嵌入航位推算功能的最先进导航系统的精度要求。
  加速度计:加速度计测量线性加速度,也可用于特定目的,例如:倾斜度和振动测量。MEMS加速度计嵌入了一些用于运动和加速度检测的有用功能,包括自由落体、唤醒、单次/两次轻击识别、活动/不活动检测以及6D/4D方向。
  此外,MEMS在激光雷达传感器方面也大有可为,MEMS激光雷达具有低成本、小型化优势,可以解决可靠性问题,是被看好的量产车激光雷达方案之一。
  总结来看,MEMS传感器的应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统、电子车身稳定程序、电控悬挂、电动手刹、斜坡起动辅助、胎压监控、引擎防抖、主动降噪、智能车钥匙、车辆倾角计量和安全气囊触发监测等汽车的各个部分,可满足汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求。
  随着新能源车渗透率进一步提升与车联网的发展,未来汽车电子占据MEMS市场应用半数以上的份额,随着5G、智能网联的落地,MEMS的渗透率将继续提升,上述领域的市场空间有望进一步打开。

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