從樓層定位到水下探測(cè)：兆易創(chuàng)新MEMS氣壓傳感器的無(wú)限可能

在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，傳感器作為獲取信息的關(guān)鍵部件，正以前所未有的速度改變著人們的生活與產(chǎn)業(yè)格局。MEMS氣壓傳感器，更憑借高精度、低功耗和小尺寸優(yōu)勢(shì)，廣泛滲透于智能設(shè)備、工業(yè)制造等諸多領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張。

在正在進(jìn)行的慕尼黑上海電子展中，兆易創(chuàng)新（N5館701展位）展示了基于GDY1122防水型高精度氣壓傳感器方案，該方案具備10ATM防水等級(jí)，性能卓越，適用于嚴(yán)苛環(huán)境下的精準(zhǔn)壓力測(cè)量。兆易創(chuàng)新憑借強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，構(gòu)建了豐富且差異化的MEMS氣壓傳感器產(chǎn)品組合，全面覆蓋不同市場(chǎng)需求。公司持續(xù)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，打造了完善的Sensor技術(shù)平臺(tái)矩陣，并通過(guò)實(shí)施“3高1低1優(yōu)”戰(zhàn)略，不斷突破技術(shù)瓶頸，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展潮流。

氣壓感知新勢(shì)力

MEMS氣壓傳感器以其高精度、低功耗和小尺寸的顯著優(yōu)勢(shì)，深度融入現(xiàn)代生活的各個(gè)場(chǎng)景。在室內(nèi)環(huán)境中，MEMS氣壓傳感器便成為樓層定位的隱形標(biāo)尺，能夠捕捉到極其細(xì)微的大氣壓差，在摩天大樓中實(shí)現(xiàn)米級(jí)的高度識(shí)別。在三維定位領(lǐng)域，MEMS氣壓傳感器與GPS、陀螺儀組成傳感器矩陣，有效填補(bǔ)了傳統(tǒng)定位技術(shù)的垂直盲區(qū)。在運(yùn)動(dòng)健康監(jiān)測(cè)方面，MEMS氣壓傳感器也展現(xiàn)出了獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。登山者攀登時(shí)，手腕上佩戴的智能設(shè)備可利用其功能，悄然化身氣壓監(jiān)測(cè)儀，提前預(yù)判高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)；游泳愛(ài)好者佩戴的智能手環(huán)，也能借助該傳感器構(gòu)建水下安全警報(bào)系統(tǒng)。

日本和美國(guó)等國(guó)家規(guī)定，手機(jī)需具備定位人的高度的功能，以應(yīng)對(duì)緊急情況下救援，因此MEMS氣壓傳感器成為手機(jī)的標(biāo)配產(chǎn)品。而且，這一配置正逐漸下沉到更多產(chǎn)品中，甚至包括一些兒童手表中。

在MEMS氣壓傳感器領(lǐng)域，兆易創(chuàng)新公司已經(jīng)擁有一套清晰且具有前瞻性的產(chǎn)品組合。普通型氣壓計(jì)GDY1121，作為面向手機(jī)市場(chǎng)的主力產(chǎn)品，已順利通過(guò)E911測(cè)試。在防水型氣壓計(jì)產(chǎn)品方面，兆易創(chuàng)新的產(chǎn)品圖譜上也有多款差異化產(chǎn)品。其中，GDY1122已成功在國(guó)際知名廠商的產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，展現(xiàn)出優(yōu)異的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，該產(chǎn)品具備水下100米深度防水能力。GDY1124則針對(duì)中低端穿戴設(shè)備市場(chǎng)，支持水下50米防水。兩款芯片在核心性能上保持一致，GDY1124的推出，旨在為那些對(duì)成本更為敏感、且防水需求較低的客戶，提供更具性價(jià)比的解決方案。這些產(chǎn)品方案，無(wú)論是在高端市場(chǎng)追求極致性能，還是在中低端市場(chǎng)注重成本效益，都能充分滿足不同客戶、不同應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化需求。

從節(jié)能先鋒到防水強(qiáng)者

兆易創(chuàng)新已經(jīng)量產(chǎn)的兩款產(chǎn)品，充分展示了其在MEMS領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。其中，GDY1121以卓越的能效表現(xiàn)脫穎而出，其1Hz采樣率下功耗僅3.5μA，工作模式典型電流更低至154μA，均低于業(yè)內(nèi)平均水平，可稱微型傳感器的節(jié)能標(biāo)桿。該產(chǎn)品搭載精準(zhǔn)壓力捕捉技術(shù)，絕對(duì)精度達(dá)±0.5hPa，相對(duì)精度±0.06hPa，RMS噪聲低至0.1Pa，結(jié)合24bit高精度ADC，可實(shí)現(xiàn)亞帕斯卡級(jí)數(shù)據(jù)解析能力，滿足嚴(yán)苛環(huán)境下的測(cè)量需求。

其智能數(shù)據(jù)管理架構(gòu)內(nèi)置576字節(jié)大容量FIFO，支持靈活中斷功能，并直接輸出校準(zhǔn)后壓力值，省去外部MCU算法處理環(huán)節(jié)，顯著降低系統(tǒng)復(fù)雜度與開(kāi)發(fā)周期，打造即插即用的傳感解決方案。此外，GDY1121集成高靈敏度溫度傳感器，已成功應(yīng)用于三防手機(jī)等高可靠性場(chǎng)景，通過(guò)48小時(shí)穩(wěn)定性測(cè)試（偏差＜5.6Pa），驗(yàn)證其全天候穩(wěn)定性能。

作為GDY1121的加強(qiáng)型，GDY1122支持10ATM防水等級(jí)，遠(yuǎn)領(lǐng)先于同類產(chǎn)品。其封裝尺寸為2.7x2.7x1.7mm，絕對(duì)壓力精度±0.5hPa，相對(duì)精度±0.06hPa，ADC精度達(dá)24bit。防水等級(jí)高達(dá)10ATM，能適應(yīng)嚴(yán)苛環(huán)境。

 GDY1122的另一卓越之處就在于出色的防水封裝工藝。其采用陶瓷封裝增加溫度穩(wěn)定性與抗應(yīng)力能力。在關(guān)鍵的防水膠方面，傳統(tǒng)產(chǎn)品在外層多采用透明膠，如果直接被陽(yáng)光照射，將會(huì)引起精度的偏差，GDY1122則進(jìn)行了技術(shù)革新，可在陽(yáng)光直射下也保持?jǐn)?shù)據(jù)的穩(wěn)定。

推力測(cè)試是模擬傳感器在安裝或使用中受到的機(jī)械推力（如按壓、擠壓），驗(yàn)證微機(jī)械結(jié)構(gòu)的抗形變能力的一個(gè)經(jīng)典測(cè)試，可模擬可穿戴設(shè)備中的氣壓計(jì)需承受的日常壓力等場(chǎng)景。GDY1122的該項(xiàng)測(cè)試成績(jī)?yōu)轱@示封裝強(qiáng)度超3500g規(guī)格（實(shí)測(cè)達(dá)4000~5000g），可以滿足嚴(yán)苛環(huán)境需求。

MEMS傳感器所面臨的技術(shù)瓶頸主要集中在器件對(duì)應(yīng)力和溫度的高敏感性等方面。由于產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到自身所測(cè)壓力、環(huán)境溫度以及外界壓力的共同作用，這使得最終測(cè)量數(shù)據(jù)的絕對(duì)精度受到較大干擾。為確保產(chǎn)品性能，在研發(fā)過(guò)程中，兆易創(chuàng)新針對(duì)產(chǎn)品的外形封裝開(kāi)展了嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的驗(yàn)證工作，將外界因素對(duì)產(chǎn)品的影響降至了最低水平。

展望今年，兆易創(chuàng)新還將重點(diǎn)推出一款高階氣壓傳感器產(chǎn)品，不僅具備精確的氣壓測(cè)量功能，還集成了先進(jìn)的水深測(cè)量能力。該產(chǎn)品的氣壓測(cè)量范圍覆蓋300至1250hPa，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓范圍；水壓測(cè)量則可達(dá)300至4000hPa，支持水下30米深度的精準(zhǔn)檢測(cè)。這一產(chǎn)品將主要應(yīng)用于高端市場(chǎng)，為追求極致性能的客戶提供理想的解決方案。

打造Sensor技術(shù)平臺(tái)矩陣

兆易創(chuàng)新在傳感器領(lǐng)域的目標(biāo)是深耕傳感器、信號(hào)鏈、算法及解決方案，做全生態(tài)的重要貢獻(xiàn)者。圍繞這一目標(biāo)，兆易創(chuàng)新在Sensor業(yè)務(wù)領(lǐng)域構(gòu)建了4個(gè)技術(shù)平臺(tái)：分別為電容技術(shù)平臺(tái)、光譜技術(shù)平臺(tái)、MEMS技術(shù)平臺(tái)、算法和解決方案，各平臺(tái)相輔相成，能為不同行業(yè)提供多樣化、高性能的傳感器產(chǎn)品及解決方案。

l  電容技術(shù)平臺(tái)：以自容、互容檢測(cè)技術(shù)為核心，利用高精度ADC和高信噪比AFE、信號(hào)鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)電容變化的精確測(cè)量和信號(hào)處理。在手機(jī)、PC、平板指紋識(shí)別以及大中小各尺寸觸控方案中發(fā)揮關(guān)鍵作用，通過(guò)檢測(cè)電容變化來(lái)識(shí)別指紋特征或感知觸控操作。

l  光譜技術(shù)平臺(tái)：聚焦光電相關(guān)技術(shù)，涵蓋高性能光電pixel設(shè)計(jì)，能精準(zhǔn)感知光信號(hào)；光學(xué)鏡頭和微鏡頭設(shè)計(jì)，可優(yōu)化光的傳輸與聚焦；光譜color filter設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同光譜的篩選與處理。結(jié)合高精度ADC和高信噪比AFE、信號(hào)鏈，能將光信號(hào)高效轉(zhuǎn)換為精準(zhǔn)的電信號(hào)并進(jìn)行處理，可用于光電類生理指標(biāo)檢測(cè)等場(chǎng)景。

l  MEMS技術(shù)平臺(tái)：基于MEMS技術(shù)進(jìn)行傳感器開(kāi)發(fā)，并借助先進(jìn)工藝平臺(tái)和高精度ADC、高信噪比AFE、信號(hào)鏈，保障傳感器的高精度和穩(wěn)定性。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于樓層高度檢測(cè)、輔助定位、手機(jī)高度位置導(dǎo)航、智能手表/手環(huán)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等領(lǐng)域。

l  算法和解決方案平臺(tái)：針對(duì)不同傳感器和應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)高性能算法，如高性能、小面積指紋算法和心率算法等嵌入式指紋算法。還為各行業(yè)提供定制化的應(yīng)用解決方案，將傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際應(yīng)用需求相結(jié)合，提升產(chǎn)品的實(shí)用性和功能性，滿足多領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

通過(guò)“3高1低1優(yōu)”戰(zhàn)略（“3高”指高集成、高精度、高靈敏度；“1低”指低功耗；“1優(yōu)”指開(kāi)發(fā)優(yōu)秀性能的算法和行業(yè)應(yīng)用解決方案），兆易創(chuàng)新正在引領(lǐng)MEMS傳感器技術(shù)創(chuàng)新，即采用微型化集成設(shè)計(jì)融合多維感知與數(shù)據(jù)處理，依托精密工藝與智能算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定測(cè)量和高靈敏度；創(chuàng)新低功耗架構(gòu)顯著降低能耗，支撐移動(dòng)終端長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)；構(gòu)建全鏈技術(shù)生態(tài)，通過(guò)預(yù)置算法、標(biāo)準(zhǔn)化校準(zhǔn)與場(chǎng)景化方案加速產(chǎn)品落地。