隔壁病床的女朋友:MEMS陀螺仪“恋上”智能手机?激情时代即将点燃

MEMS陀螺仪“恋上”智能手机 激情时代即将点燃

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随着苹果在iPhone 4里面率先采用MEMS陀螺仪，MEMS陀螺仪正式从军用设备、航空航天及汽车等高精端应用领域向消费类电子市场渗透，特别是手机这一全球最大消费应用市场。由此，MEMS陀螺仪的下一波应用热潮也即将扑来……

MEMS陀螺仪向消费电子市场渗透

 “MEMS技术发展有很多年了，随着加速度计和陀螺仪被应用到消费类电子产品上，人们才开始真正地认识MEMS惯性器件。”MEMS行业资深市场人员陈中南先生告诉记者，MEMS加速度计，用来测量物体的线性加速度和地心引力，能计算出物体移动过程中的激烈程度，侦测物体移动的行为，却无法测量物体在移动中的偏航、倾斜和滚动的状态。MEMS陀螺仪，也叫角速度计，用来测量物体围绕某个轴发生的旋转，能间接地测量角位移和速度，也能知道物体在移动中的偏航、倾斜和滚动的状态。两种惯性传感器功能不同，实际应用中却能互补。多年前，这两种惯性传感器主要被应用于军事、工业、航空航天等高端领域。近几年才慢慢开始向消费类电子市场渗透。他认为，在消费类电子对成本、尺寸和功耗等要求都比较苛刻的情况下，这两种惯性传感器之所以能进入该领域，主要得益于半导体工艺和MEMS设计、制造及其技术的发展。

MEMS行业资深市场人员 陈中南

随着手机主平台以及硬件方面的差异化越来越小，新兴的传感器是实现手机或消费电子产品差异化的有效武器。

那么在手机上采用加速度计主要做什么？利用加速度计可以做横竖屏和一些简单的人机互动，但在一些要求精确、细腻和逼真的应用场合，仅仅采用加速度就相形见拙了。而结合陀螺仪，两种传感器形成互补，即可实现更多的人机即时互动，比如用手机在空中写字、空中签名，相机图像稳定，空中鼠标，3D遥控器，还可以带来十分逼真的3D游戏体验；甚至可以控制电源开关机和接听来电等，只要你的算法足够好并且富有创意。对于陀螺仪和加速度计的结合应用，陈中南向记者进行了具体讲解。

飞思卡尔半导体（中国）有限公司上海分公司（以下简称“飞思卡尔”）传感器应用工程师贾飒爽也表示，陀螺仪是加速度计的补充。“手机上采用陀螺仪多是配合游戏应用，现在加速度计在手机上的使用已经十分普及了，但单纯的用加速度计很难做到精确的测量，加上陀螺仪可以给用户更多方式、更逼真的运动体验，动作会更丰富，可以玩旋转的具有角度变化的动作。”

意法半导体研发（深圳）有限公司（以下简称“ST”）技术市场经理张应娜表示，前不久发布的Android2.3就增加了陀螺仪API，包括压力传感器的API也都在里面，这也就是说在未来智能手机或者平板电脑的应用里面，多种MEMS产品的应用将会是一种趋势，而这些MEMS传感器最主要的应用，就是可以更逼真的去反映模拟的细节的东西，比如模拟人体的姿态，这是单独用一个G-sensor或者陀螺仪完成不了的。

点亮手机市场  应用前景大有可为

 “据权威机构公布的调查数据显示2010年全球售出的手机近14亿部，其中智能手机约4亿多部，这些智能手机除iPhone 4外大部分采用了加速度计作为人机即时互动的接口，但下一步都会加上陀螺仪传感器来增强人机即时互动体验。”陈中南十分看好陀螺仪及其它MEMS惯性传感器在智能手机应用前景。“同时平板电脑也需要加速度计和陀螺仪等MEMS惯性传感器增强运动处理及消费者的真实体验，iPad 2率先加上陀螺仪传感器将带动另一波MEMS陀螺仪传感器在消费电子终端产品的应用浪潮。”陈中南进一步补充道。

陈中南认为，以后手机，包括平板电脑玩的不再是硬件，而是内容和应用。手机内置了陀螺仪、加速度计和地磁传感器后，拓宽了其本身的应用范畴，提供给了第三方强大的硬件平台和无限的应用开发空间，如前面提到的“相机图像稳定”，做很多新兴的手机游戏，将手机变成空中鼠标、车内遥控器等。“随着系统硬件平台方面的差异化越来越小，新兴的传感器或许是实现手机、平板电脑或其它消费电子产品差异化的有效武器。”

 “我们可以看到iPhone 4里面有感光传感器、加速度计、MEMS陀螺仪、磁力计等多种传感器。”陈中南说，“苹果采用陀螺仪最大的亮点应用是什么？是基于位置的定位，这是陀螺仪在iPhone 4里面最具亮点的应用，还有一个就是用来做非常逼真的3D游戏，苹果非常关注用户的体验，引领了当今潮流。”陈中南笑言，“iPhone 4之所以卖的如此风靡全球，除了苹果一直奉行的精品理念和贵族文化深受消费者喜爱外，也许还因为它为iPhone 4 注入了‘运动’的基因——多种惯性传感器聚合在一起，给终端消费者更加细腻的应用体验，这是单一的传感器，比如只有加速度计无法实现的。我想正因为苹果比较关注这种新技术的应用开发，所以它能走到前面。”在陈中南看来，陀螺仪的使用是一个趋势，“加上陀螺仪是一个趋势，只是迟与早的问题，因为有陀螺仪，能做的运动处理更多，用户体验更强，往后陀螺仪、加速度计和地磁计等传感器一起形成聚合传感器将是一种趋势，”

张应娜也表示，“随着苹果在iPhone4里面率先使用陀螺仪，我们认为，继G-sensor之后，陀螺仪将会是MEMS器件在消费领域的第二个大的增长点。当然，从现在到未来的两三年之内，G-sensor还是会占据最主要的出货量，但到2014年陀螺仪可能就会跟G-sensor齐头并进。”张应娜十分看好陀螺仪在消费类电子市场的应用前景，“由于G-sensor和陀螺仪要配合使用，在未来的两三年之内陀螺仪的增长将超过20%，而且这个市场的增长主要在消费类电子领域。” 她认为，除了智能手机，在平板电脑、无线手柄等领域，三轴陀螺仪的使用也会越来越广泛。“我们跟竞争对手最大的区别就是我们主要专注三轴，因为我们认为未来的趋势一定是三轴，所以你们看到我们在市场上大力推广的都是三轴陀螺仪，其实单轴、双轴的模拟陀螺仪也有很大的市场。”

张应娜告诉记者，ST并不是最早生产MEMS陀螺仪的厂商，“2009年ST才推出第一款MEMS陀螺仪，但在2009年这一年ST推出了超过30款陀螺仪，从单轴、双轴到三轴的产品都有，并且在2009年年底推出了世界上体积最小的数字陀螺仪。”这也足以可以看出ST在MEMS陀螺仪上的投入以及对这个产品的应用前景的看好。

据张应娜介绍，接下来几年，出货量最大的可能还是加速度传感器，但ST会有更多的新产品会在市场上得到广泛应用，比如MEMS麦克风、压力传感器、磁性传感器等，这些将会是ST未来的重点。

看好MEMS陀螺仪在智能手机上的应用前景的还有飞思卡尔半导体（中国）有限公司上海分公司传感器应用工程师贾飒爽，“苹果的iPhone 4率先使用MEMS陀螺仪，将有一个带动作用，很多厂商可能会跟风，以后高端的智能手机上陀螺仪可能会成为标配。”

飞思卡尔半导体（中国）有限公司上海分公司传感器应用工程师贾飒爽

苹果的iPhone 4率先使用MEMS陀螺仪，将有一个带动作用，很多厂商可能会跟风，以后高端的智能手机上陀螺仪可能会成为标配。

据了解，目前飞思卡尔正在开发三轴陀螺仪。飞思卡尔感测器部亚太区和全球分销发展总监陈光辉就曾经透露，由于飞思卡尔拥有三轴陀螺仪的矽智财IP，因此已计划在单个封装中提供感测器解决方案的各式组合，此解决方案将可满足市场对于手机、个人导航装置PND及其它可携式电子产品的尺寸、效能、成本等功能要求。

通过采访，记者了解到，除了智能手机，平板电脑、3D遥控器、游戏手柄、空中鼠标以及GPS辅助导航等都将是MEMS陀螺仪的潜力应用领域。

成本下降速度快 应用开发是关键

目前，虽然MEMS陀螺仪在消费类电子产品，特别是智能手机上的应用是一个热门话题，但真正广泛的应用似乎还不多见，是因为陀螺仪的成本较高还是其它方面的因素？对此，业内人士表达了自己的看法。

张应娜表示，“我认为陀螺仪主要定义在基于Android或Windows Mobile的高端的智能手机。一方面，做智能手机的客户软件开发能力比较强，可以在人机界面上应用这些传感器做比较有创意的动作；另一方面，很多第三方软件开发公司也会基于开放的OS去做很多应用开发，这是利于陀螺仪市场成长的一种模式。”顿了顿，她进一步说道，当然，中低端的智能手机也不一定不会使用陀螺仪，关键在于应用，你能给用户或你的产品带来什么样的应用。只有硬件，没有软件的应用开发这个市场也起不来。

张应娜认为，成本和量永远都是一个相对应的东西，如果是高的成本，那么量就保持在一个低的水平，当成本降下来之后，量可能就会冲的很快。“陀螺仪的成本比加速度计当年的成本下降速度要快很多，加速度传感器从3美金到1美金，大概走了4年的时间，陀螺仪从3美金到1美金大概只需要加速度传感器一半的时间。”她表示，ST要做的就是在提升产品性能的同时降低成本，走整合的路线，同时也会基于MEMS推出更多的新产品。

“MEMS是一个非常了不起的技术，你会体会到这种技术给你的生活带来改变。另外，MEMS器件的出现，也会为手机带来一些新的卖点。”张应娜说，MEMS的应用领域有两大领域，一个是汽车电子，一个消费类电子，2009年时在汽车电子领域的出货量比消费类电子的整体市场要大，最晚到2014年，陀螺仪在消费类电子市场的出货量肯定会超过汽车电子，销售额可能会和加速度计接近。

意法半导体研发（深圳）有限公司技术市场经理张应娜

最晚到2014年，陀螺仪在消费电子市场的出货量肯定会超过汽车电子，销售额可能会和加速度计接近。

陈中南也表达了自己的看法，“陀螺仪要用于手机上，但智能手机才是陀螺仪理想的、能实现其价值的平台，因两种或三种传感器聚合在一起，需要很强的软件操作系统的支持去处理这些算法并提供给第三方API接口开发应用的基础。”陈中南说，“随着更多的MEMS供应商将进入这一市场，MEMS陀螺仪的价格将逐渐下跌。”陈中南认为，陀螺仪、加速度计等MEMS惯性传感器大量普及，应用是关键。“很少有人会为智能手机的硬件而买单，而是买它所能提供的应用和服务。陀螺仪、加速度计与其它的传感器聚合的应用现在见到的还比较少，还有待不断地开拓和发展。”

陈中南表示，随着智能手机越做越薄，对陀螺仪以及智能手机里面的其它元器件，在尺寸、功耗以及性能等方面的要求也会越来越苛刻。

贾飒爽也认为价格并不是目前阻碍MEMS陀螺仪广泛应用的因素，“一部智能手机两三千块钱，可能没有谁会在乎一个陀螺仪多少钱，苹果在它的iPhone4里面加了加速度计、陀螺仪、磁力计以及感光传感器多种MEMS器件，加速度计现在已经普及，以后高端的智能机里面可能像iPhone一样加多种MEMS器件，低端的智能机可能会有选择性的加，比如只加加速度计和磁力计，不加陀螺仪。”贾飒爽告诉记者，像空中鼠标现在就有几个方案，加速度计+陀螺仪，加速度计+磁性传感器，每个方案都有利有弊，但实现的效果并没有太大差别，关键是你选择哪个方案。

据悉，有鉴于中国大陆MEMS厂商势力逐渐抬头，加上为提高MEMS感测器在消费性电子的市场渗透率，飞思卡尔正在戮力降低MEMS陀螺仪制造成本。陈光辉曾表示，现阶段三轴陀螺仪单价为3美元，仍然偏高，若有机会降至1美元以下，则可望成为智能手机，甚至高阶功能手机的标配。

多种MEMS器件集成是趋势

随着多种MEMS传感器在消费类电子产品中特别是手机中的应用迅速增加，接受记者采访的业内人士均表示几种MEMS器件的集成是未来的趋势。

 “下一代MEMS器件可能会把加速度计和陀螺仪或地磁计等传感器与应用处理器集成在一起，变成一个CoM（Chip on MEMS），这样不仅能减少面积，节省成本，提升微机械系统整合性能，也比较方便开发和应用。”陈中南说道。

贾飒爽也表示，集成是一种趋势。一种是把MEMS传感器与MCU集成在一起，这样既有传感器的功能，也有MCU的功能。另外就是把几个MEMS器件集成在一起，比如把MEMS陀螺仪与加速度计集成在一起，把加速地计和磁性传感器集成在一起，甚至把陀螺仪、加速度计和磁性传感器集成到一颗芯片，目前市场上已经有这样的产品。贾飒爽认为，集成主要是节省成本、降低功耗。

“各种MEMS传感器在手机中的应用迅速增加，它们之间的配合可以实现完美的应用，给用户更好的体验。”张应娜说，随着越来越多的MEMS传感器被消费电子使用，ST会整合，就是把不同的传感器整合在同一个IC里面。比如加速度计、陀螺仪和磁性传感器这三种传感器各有优缺点，那它们可以互补，陀螺仪的一些缺陷，磁性传感器可以进行补偿，磁性传感器做不到的陀螺仪可以去补偿，另外陀螺仪离不开加速递计，因此，这三颗传感器的工作将不会是独立的，而是融合在一起的。张应娜表示，这些传感器的数据可能需要一个MCU来处理，也许有一天ST会整合传感器和MCU。

据张应娜介绍，在智能手机里面，加速度计和磁力计同时应用的情况越来越多，目前ST已经可以提供二合一的器件，就是将三轴加速计和三轴磁力计集成在一个封装里的二合一传感器模块。

另据了解，整合加速计、陀螺仪和磁感应计，并均衡地利用三者的各自优点，还可在导航解决方案的核心部分实现一个所谓的惯性测量单元（IMU）。这就是说，平台开发商可利用最新的MEMS技术，将惯性传感器与较传统的GPS系统配合使用，能够在卫星信号很弱的高楼林立的市区或根本没有信号的室内或地铁环境中提供导航服务。或许在不久的将来，准确的方位信息与服务厂商提供的附加中间数据将会整合在一起，并显示在用户的手机显示屏幕上，为手机用户带来切切实实的好处，例如，手机用户可以获得位于某一个购物中心内的所有商铺的准确信息，找到想要购买的产品的方位提示，接收根据用户兴趣订制的商品特价和打折信息。据悉，这样的应用现已出现在市场上，在荷兰，Android手机用户可以安装新增的移动现实空间浏览器Layar。

随着MEMS器件集成的趋势逐渐明显，相信不久的将来会看到更多结合应用处理单元与MEMS惯性传感器于一体的多合一的产品，届时不单MEMS陀螺仪会得到普及，其它的MEMS器件也会被广泛应用。