
傳感器的基礎技術——MEMS(微電子機械系統)有兩個開發趨勢,即“廉價大量”和“高性能且劃算”。日本東北大學教授田中秀治(工學研究科生物機器人專業微系統融合研發中心),在2015年7月21日舉辦的“技術員講堂”的“為車載傳感器和IoT器件帶來革新的MEMS技術”講座(主辦:日經BP社)上這樣講。
田中表示,要求“廉價大量”的,是IoT(Internet of Things)用傳感器和無線通信器件。需要“高性能且劃算”的,則是自動駕駛、機器人使用的陀螺儀、測距儀、紅外線圖像傳感器和麥克風。
田中對基于這些器件的基礎技術應用動向作了詳細講解。連同在2015年舉辦的國際學會“IEEE MEMS 2015”及傳感器尖端技術云集的“Transducers 2015(18th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems)”上發表的內容,介紹了理解其發表內容所需的基礎技術。
精度與智能手機用數量級不同,技術到了變革期
其中關于陀螺儀,因對汽車自動駕駛技術的需求增加與要求提高,要求與以往不同的技術。最新研究成果的目標,是要實現比智能手機內置產品高出一個數量級的精度。
在演講中,田中具體展示了自動駕駛要求的偏置穩定性,它的實現需要對現有消費類產品的技術加以改進。田中介紹了幾項似可成為新技術萌芽的研究事例。其中一種是振動陀螺儀的“模式匹配”。
振動陀螺儀是對構成傳感器的“驅動用”微元件施加振動,再用“傳感用”微元件檢測產生的科氏力的。以往,其精度是依靠驅動用和傳感用器件共振頻率的“模式失配”維持的。模式失配方式即使設計和制造的精度低,也不會對檢測精度帶來致命影響。
但是,為獲得自動駕駛要求的精度,也有嘗試擺脫這種方式的研究,這就是模式匹配方式的研究。這種方法以設計和制造精度極高為前提,使驅動用和傳感用器件的共振頻率一致。據稱,若能順利設計和制造,則有望達到極高的靈敏度。田中此番依照過去的研究歷程,細致講解了最新的研究成果。田中似乎認為:對于在MEMS制造和設計領域擁有強勁技術實力的日本企業,現在的技術變革期是一次個機遇。

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