LBS、AR、个人导航应用发烧　多轴MEMS传感器成移动设备整合重点

3轴陀螺仪可因应移动设备的基本空间传感应用需求。ST

Apple iPhone、iPod Touch将MEMS加速度计、方向感应器、光感应器等多重MEMS传感元件列为标准配备后，移动设备整合传感技术的多样化形式，为产品应用增添更多想像，而近来iPad 2追加3D空间传感更精确的MEMS陀螺仪，移动设备下一步整合的重点元件，当非MEMS压力计莫属...

微机电系统(Microelectromechanical systems；MEMS)传感元件应用于移动设备蔚为风潮，因为在MEMS元件的整合优势下，让原本不易输入文字或透过大量按键进行控制、设定的移动设备，可使用更直觉的倾斜、摇动或是变换方向去产生同步的输入指令，令游戏或系统出现对应的应用形式。透过MEMS的协助，的确可让移动设备在操作方面变得更直觉、有效率，这种整合模式在Apple iOS Device产品上获得证明，是让产品更便于使用的关键。

尤其是任天堂Wii游戏机、Apple iPhone掀起MEMS陀螺仪、加速度计的应用热潮，随后推出的iPad与iPad 2还将MEMS传感器应用触角延伸至CE产品，但就单纯的方位、角度、晃动或环境光感应，装置感知应用环境的能力基本上还是相当薄弱，特别是方向、3D空间环境与高度等传感信息，以前述的基本传感功能，仍属较难达成的范畴。

这对于近期持续加温的个人导航、定址服务(location-based service；LBS)、增实境(Augmented Reality；AR)进阶应用来说，光靠GPS的定位信息来解析环境位址仍会出现精度限制，移动设备必须整合更丰富的传感元件，才能实现具市场价值的LBS、AR等前卫应用。

多轴加速度计传感器、陀螺仪MEMS元件

现有的移动设备应用趋势，大多采3轴设定的传感器为应用主流，一来此类MEMS元件的良率与耐用度较高，二来其成本也相对较低。但实际应用场合中，3轴设定的MEMS传感器仅能算是对空间具基本的传感能力，在精确度方面因为没有可供参照比对的数据，通常会发生较难克服的应用误差问题。

提升多轴MEMS元件的空间传感能力，最直接的方式就是改用更多轴的元件，目前MEMS元件业者，大多已提出6轴以上的MEMS传感器，藉由更多组的传感数据参照来提升空间传感的精确性，尤其在实务应用中更可提高终端产品的使用效益。

多数主攻智能手机应用的MEMS元件业者，目前主要运用的为单轴、双轴加速度计，或同时加入3轴数码与模拟加速度计产品。现有的3轴传感解决方案，部分元件也有提供增强特性及改进的元件技术，尤其在元件的TDP功耗表现，如要求极低电流消耗或更严苛的传感偏移补偿等设计。

在MEMS技术持续发展下，元件的尺寸、功耗表现每每有突破性的进展，例如6轴加速度计的应用技术具更高的效能水准，与现有主流的3轴传感不同，3轴传感可让装置侦测基本手势与方位，若是采6轴水准的传感器，则可实现更高精度的手势、位置侦测。

应用面的不断驱动，使MEMS传感器的单价成本持续压缩，而MEMS元件的市场渗透率不断提升，尤其在中、高价位的CE产品甚至把MEMS元件列为标准配备。从成本的角度观察，目前的3轴传感器元件，成本约在3美元上下，除非是中、高端产品的功能需求，才会选择导入，而陀螺仪之类更高精度的传感元件，以智能手机、高端平板电脑应用为主，至于一般用途的电子罗盘、惯性传感器，则使用较为普遍。

多轴传感器良率与可靠性 深受考验

目前MEMS元件多采功能性的单一元件设计，但随着单一终端产品整合的MEMS功能越来越多，因而产生让多种MEMS元件以封装技术进行功能整合的应用形式，同时也可因应CE产品尺寸持续缩小、PCB空间有限的应用限制。一般的多轴传感器，大多是将加速度计、陀螺仪、电子罗盘...等MEMS元件透过系统级封装(System in Package；SiP)技术整合成单颗元件，以满足生产应用需求。

但多轴传感器虽在应用上有诸多优势，实际开发与量产时，却会出现较大的良率损耗问题，如果内嵌的单颗功能元件故障，将导致整颗MEMS元件损毁，因良率问题影响，目前多轴传感产品在价格方面仍未具产品优势，碍于成本因素，市面多款智能手机所内建的MEMS传感器，多数仍采分离式的单颗元件进行整合。

因应室内导航需求 压力计传感器将成智能手机重点功能

在移动APPs应用方面，LBS、步行导航/个人导航(Personal Navigation System)、AR应用已经成为热门技术卖点，以现有CE装置所使用的传感架构，会在因应LBS、AR或步行导航时因为传感精度限制，影响其功能的实用性。

以导航应用必备的GPS定位技术为例，由于室内环境较难接收GPS定位信号，且室内导航容易发生地形、地物阻碍GPS定位信号收讯问题，实务上必须透过MEMS传感器来进行定位，尤其在APPs端若有室内地图图资或高精度的步行导航图资应援，透过压力计则可以获得精确的环境高度信息，搭配地磁传感器(Geomagnetic Sensor)，即可提供基本的步行导航功能，透过压力计传感数据，更可实践不同楼层地图图资切换的应用形式。

以步行导航、室内导航应用来说，装置传感的水平方向出现错误，通常不会影响导航效果，因为使用者可以自行判断环境并察知正确的水平方向，但较大的问题是，若垂直高度数据有误，则导航软件导入的楼层图资将出现误差，造成APPs无法判别现存楼层而失去步行或室内导航的应用价值，进而无法实现更具未来性的3D室内导航应用。

目前针对CE推出的压力计MEMS，为透过MEMS技术制成的数码压力传感元件，已可精准测量装置周边的气压变化！以Bosch　Sensortec生产的压力传感器为例，封装后的MEMS尺寸为3.6mm × 3.8mm × 0.93mm，待机功耗仅0.1微安培，传感气压的相对精确度可达±0.12hPa。ST则以整合地磁传感器、陀螺仪、压力计的10个自由度(Degrees of Freedom；DoF)完整MEMS传感元件解决方案，提供完整线性动作、角速度、磁场变化、现有高度等传感数据，以捕捉精确的3D参考位置。