- МЭМС-датчики используются 20 лет в автомобилестроении и 10 лет в потребительской электронике
- МЭМС-датчики являются органами чувств современных технических систем
- Миниатюрные, надежные, умные и энергоэффективные
- Bosch является пионером и мировым лидером в технологии изготовления МЭМС
Эти изделия очень малы, но их значение очень велико: они спасают наши жизни, повышают комфорт управления, экономят энергию и являются неотъемлемой частью изделий бытовой техники и электроники. «МЭМС-датчики – ключевая технология в мире коммуникаций, – говорит доктор Дирк Хохейсель (Dirk Hoheisel), член совета директоров Robert Bosch GmbH. – Они обладают высочайшими характеристиками, и, в то же время, миниатюрны, надежны и чрезвычайно рентабельны при крупносерийном производстве». Недавно на своем заводе в Ройтлингене Bosch изготовила пятимиллиардный МЭМС-датчик. МЭМС – это аббревиатура названия МикроЭлектроМеханические Системы. Bosch разработала основополагающие технологические принципы изготовления полупроводниковых МЭМС и в 1995 году приступила к их массовому производству. «В течение 20 лет мы занимаемся разработкой интеллектуальной технологии для все более широкого круга реальных приложений», – продолжил Хохейсель. Первые модели использовались в автомобильном транспорте для измерения давления и ускорения. Теперь же 75% датчиков используется в потребительской электронике. «Датчики Bosch устанавливаются в каждом втором смартфоне», – сказал Хохейсель. В настоящее время компания является ведущим мировым производителем датчиков МЭМС.
Bosch – пионер технологии МЭМС
Массовое производство, заложившее основы современной технологии, Bosch начала в 1995 году. Сегодня в портфеле МЭМС-изделий компании имеются датчики ускорения, угловой скорости, давления, расхода и параметров окружающей среды, а также микрофоны. И если для того, чтобы изготовить первый миллиард МЭМС-датчиков, компании потребовалось 13 лет, то сейчас подразделение Bosch Automotive Electronics на заводе в Ройтлингене, недалеко от Штутгарта, производит то же количество менее чем за год. Это стало результатом резко выросшего спроса на датчики. В настоящее время число изготавливаемых за один день датчиков достигло четырех миллионов. Толщина этих миниатюрных помощников варьируется от одного до нескольких миллиметров. Если 5 миллиардов датчиков Bosch уложить друг на друга, получится башня высотой 12,000 километров. Для сравнения: диаметр Земли составляет 12,742 км.
Игровые консоли, автомобили и смартфоны – все нуждаются в МЭМС-датчиках
 |
| МЭМС-датчик SMI700. |
Спектр применения датчиков МЭМС очень широк. Например, SMI700 фиксирует параметры вращательного движения, величину поперечного ускорения и угол крена. Этот прибор является сердцем системы стабилизации курсовой устойчивости автомобиля (ESP), делающей машину более безопасной в критических ситуациях. Другой датчик – SMP480 – обеспечивает более тихую работу двигателя, а также оптимизирует состав топливно-воздушной смеси в соответствии с меняющимися условиями окружающей среды, чем снижает расход топлива и делает выхлопные газы более чистыми.
 |
| МЭМС-датчик SMP480, используемый в системе управления двигателем. |
В 2005 году Bosch создала дочернюю компанию Bosch Sensortec GmbH, выпускающую широкий ассортимент МЭМС-датчиков и решений для сектора потребительской электроники, включая смартфоны, планшеты и носимые устройства. Инерциальные измерительные блоки (IMU – Inertial measurement units), такие, как BMI160, используются, например, в дистанционных игровых консолях. Они передают движения игрока в реальном времени с исключительно высокой точностью. Датчики ускорения обеспечивают правильную ориентацию экрана при изменениях ориентации смартфона. В начале 2015 года Bosch Sensortec представила еще один новаторский проект: BME680. В одном корпусе этого измерителя параметров окружающей среды находятся датчики атмосферного давления, влажности, окружающей температуры и, впервые в отрасли, качества воздуха.
 |
| Инерциальный измерительный блок BMI160. |
 |
| Датчик параметров окружающей среды BME680. |
МЭМС-датчики делают неэлектронные объекты умными
Очередной этап технологической революции уже начался. Во все более и более связанном мире вещи учатся общаться. МЭМС-датчики являются важным технологическим компонентом, играющим в этом процессе ключевую роль. Основанная в 2013 году компания Bosch Connected Devices and Solutions («Подключаемые устройства и решения Bosch») разрабатывает и выводит на рынок основанные на датчиках Интернет-устройства, оптимизированные для Интернета вещей. В интеллектуальной системе, оснащенной микроконтроллером, миниатюрной батареей и радиочипом, получаемая от МЭМС-датчиков информация может обрабатываться и отправляться через Интернет, например, в смартфон пользователя.
Крошечные, умные, надежные и энергоэффективные
Очень важно, чтобы датчики были миниатюрными, насколько это возможно, особенно для смартфонов, планшетов и подобных им устройств. Это связано с тем, что функциональная насыщенность таких устройств постоянно увеличивается, а их размеры уменьшаются. В устройствах бытовой электроники используются МЭМС-датчики толщиной меньше миллиметра. Толщина некоторых внутренних элементов МЭМС составляют четыре микрона, что в 17 раз тоньше человеческого волоса. Тем не менее, эти крошечные компоненты надежны и могут очень многое. И, кроме того, они исключительно энергоэффективны. К примеру, датчики охранных систем автомобилей должны быть готовы к использованию в любое время, потребляя при этом от аккумуляторной батареи минимально возможный ток. В бытовой электронике расход энергии также имеет первостепенное значение, чтобы максимально продлить время автономной работы от аккумулятора.
