推动MEMS设计创新

日期:2013-01-09

   
        作者:刘洪,PSDC主编

  日前,意法半导体2012年iNEMO校园设计大赛中国地区获奖名单在京揭晓,获得一等奖的作品是西安电子科技大学同学们设计的“水下蛇形环境勘测机器人”,该设计充分应用了iNEMO的10个自由度,设计新颖。第二名是哈尔滨工业大学(威海)同学们设计的“老人生命伴侣”,可以判断老人摔倒,很符合当今中国老年化社会的需求。

  搭建MEMS应用桥梁

  此次大赛于2012年5月25日开赛,11月28日闭幕。iNEMO设计大赛是中国大学生和青年工程师运用意法半导体荣获殊荣的iNEMO™智能多传感器技术研发创新应用设计的公开赛,旨在于在中国大学生中推动MEMS设计创新活动。MEMS为意法半导体打造了别样天空,让其获得了丰厚的收益,而意法半导体也把它先进的MEMS带入校园,让学子展示无限想象,设计出创新产品,我们也期待这些设计有一天能走入产业界。

  意法半导体大中华区暨南亚区微电机系统&传感器高级市场部经理吴卫东表示“今年,意法半导体与国内两所大学建立了针对传感器的联合实验室,其中一所大学是哈尔滨工业大学。其实现在很多高校在传感器的实践上都是有一些缺失的,理论和实际有些脱节,而意法半导体的iNEMO恰好为师生们搭建起一座桥梁,为现在热门的物联网、机器人、自动控制等应用提供了一个很好的平台。”

  去年,意法半导体颇具创新地以MEMS为焦点,举办了第一届iNEMO校园设计大赛,让很多高校老师和学生对意法半导体的MEMS和iNEMO有了初步认识。而就是这个“第一次亲密接触”,让很多高校师生们对它们一见倾心,2012年的比赛吸引了44所大学的121支参赛团队,共提交了涵盖各应用领域的117个设计方案,无论是从数量和质量上都远远超过了去年。这也足以看出这一年来,意法半导体在推广MEMS以及将iNEMO深入校园上所费的苦心和获得的成果。

  意法半导体大中华区和南亚区模拟、MEMS和传感器产品事业部副总裁Patrick Boulaud表示:“2011年首届中国iNEMO校园设计大赛得到了热烈的反响,近100名学生和青年工程师提交了57件作品。我们亲眼目睹了中国大学生和青年工程师的创新和创造能力。延续去年的成功经验,今年意法半导体将继续举办第二届iNEMO校园设计大赛,履行在全球的大学生和青年工程师中发展培育创新人才的承诺,进一步推动MEMS产业增长。中国iNEMO校园设计大赛是意法半导体证明其实现全球创新和卓越的承诺的又一个范例。”

  意法半导体的MEMS优势

  吴卫东表示,虽然2012年对于很多芯片厂商来说是艰难的一年,但是随着加速度计、陀螺仪和压力传感器在手持设备中的普及,以及深度传感器、化学传感器等也会在不久的将来应用在各种消费电子中,意法半导体对明天充满信心。虽然2012年的相关数据还没有出来,但是成绩一定是不错的。就2011年来看,ST在消费电子和手机MEMS运动传感器市场排名第一,加速度计市场份额大约为50%,陀螺仪市场份额大约占60%。意法半导体MEMS销售收入也从2006年的3000万美元提高的2011年的6.5亿美元,增长了20多倍。” 当然,这些成绩与意法半导体成功的策略和巨大的投入是分不开的。

  他感慨地说:“真要特别感谢消费电子对我们的帮助。其产品生命周期变化是最快的,而且基数也很大。例如,诺基亚最新的Lumia 920智能手机就集成了意法半导体的双核陀螺仪,可同时处理动作手势识别和光学图像稳定功能。目前,压力传感器已融入手持设备中,预计明年湿度传感器也会被大量使用到手机等消费电子中。此外,随着室内导航技术的日趋成熟和需求的日益增加,它也将真正成为现实。” 消费电子要求有更自然的人机界面,而这正是意法半导体所不断地追求的。在手势、触摸以及声音3个方面,多种MEMS发挥着自己的作用,并且在不断融合与提升。”

  意法半导体MEMS业务的三大支柱有:运动检测MEMS(加速度计、陀螺仪、磁强计)、环境检测MEMS(压力、温度、湿度、UV、扬声器等)以及微执行器(静电、压电、热敏)。针对这三个方面,接下来意法半导体的一个方向是把“大脑”与传感器融合在一块芯片上,即MEMS+MCU,市场已经准备好了,意法半导体也已开始着手。将根据不同需求搭载不同的MCU。而环境检测MEMS与运动检测MEMS在工艺制程和IC设计上是异曲同工的,将有更多环境检测MEMS被用在消费电子中,这将是应用上的突破。微执行器其实是与传感器反过来的,例如,未来一个芯片可能会喷出气体来。

  意法半导体也积极应对视听的挑战。意法半导体已经有1cm3的微型投影模组,它是一个完整的解决方案,从功耗(小于1 W)和亮度上也有很好的性能,能让消费者满意,明年下半年就可商用。如此小的体积,真是想怎么用都没问题,可能会带来一阵手机的投影旋风。

  意法半导体的iNEMO是独一无二的具有10个自由度的MEMS传感器应用评估开发工具。评估板整合了3轴线性加速度传感器、3轴角速率传感器、3轴磁场运动传感器以及压力/高度传感器,所有的传感器均由STM3232位微控制器控制。在一个平台内整合多轴传感器、处理功能、专用软件和无线接口,可使各种应用设备的功能和性能实现跨跃式突破,例如,游戏机、人机界面、机器人、便携导航设备和病患监护设备等。

  意法半导体是MEMS的一站式供应商,完整的产品组合涵盖加速度计、陀螺仪、压力传感器、磁传感器和麦克风传感器。2012年2月,意法半导体MEMS传感器出货量突破20亿大关,再一次证明了其在消费电子和便携设备MEMS市场的领导地位。

  意法半导体的iNEMO是市场独有的具有10个自由度的MEMS传感器应用评估开发工具,整合了3轴线性加速度传感器、3轴角速率传感器、3轴磁场运动传感器以及压力/高度传感器,全部传感器均由STM32 32位微控制器控制。在一个平台内整合多轴传感器、处理功能、专用软件和无线接口,可使各种应用设备的功能和性能实现跨跃式突破,如游戏机、人机界面、机器人、便携导航设备和病患监护设备等。

  创造性丰富人们生活和使用体验

  2012年iNEMO校园设计大赛为期六个月,共44所大学近500名中国大学生和青年工程师向2012年iNEMO中国校园设计大赛组委会提交了117份设计作品,参赛作品数量是去年的两倍。大赛评委从功能性、实用性、执行性、创新性、创造性及商用潜力和适用性等方面对参赛作品进行综合评审。意法半导体于11月28日在北京公布了大赛获胜者名单并举行了颁奖仪式。

  本年度iNEMO大赛冠军得主是西安电子科技大学Dragon Dance团队,他们运用iNEMO评估板和10个自由度设计了一个水下蛇形环境勘测机器人。蛇形机器人以STM32微控制器为上层控制单元,通过iNEMO板载加速度计、陀螺仪和地磁计采集数据,然后运用Kalman扩展滤波算法对这三类数据进行融合处理,根据处理结果并采用多种控制策略,通过16路舵机控制蛇形机器人的每个关节,使机器人在复杂水域环境中保持运动稳定性,从而实现了对蛇形机器人的闭环控制。此外,该蛇形机器人还运用iNEMO板载的压力传感器进行蛇体气密检测。

  一等奖:西安电子科技大学“水下蛇形环境勘测机器人”

  水下蛇形机器人具有控制灵活、性能可靠等优点,可用于复杂海洋环境勘测、海底矿藏调查、输油管道和大坝检查、钻井平台水下结构检修、海底电缆检查、水下考古等领域。

  Patrick Boulaud表示:“本年度参赛作品质量十分出色,将意法半导体市场领先的MEMS技术创造性地融合到以丰富人们生活和使用体验为目标的下一代应用中。我们的iNEMO设计大赛充分证明了意法半导体的长期承诺——发挥MEMS创新能力的同时在全球大学和青年工程师中培养人才推进MEMS产业增长”。

  除第一名(20000元奖金)外,评委还评选出一个第二名(10000元)、两个第三名以及最具市场潜力和最具创意的两项特别奖(每个奖项奖金8000元)。

  www.st.com

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