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应用在军用与航天领域的MEMS压力传感器迅猛增长

栖岫C网  2021-01-28 19:23:32

  据IHS iSuppli公司的MEMS市场简报,在高价值的军用与航空领域,MEMS压力传感器市场今年将以两位数的速度强劲增长,而且将来在多个利润丰厚的应用领域有充足的扩张空间。

ST的MEMS压力传感器

  今年军用与民用航空领域的压力传感器营业收入将达到3570万美元,比去年的2970万美元增长20%。虽然来自这两个领域的MEMS压力传感器营业收入相对较小,而且不能与汽车或消费领域的MEMS营业收入相提并论,但未来几年可以保证稳步增长,尤其是因为鲜有其它器件可以承受其极端的工作环境。

  到2016年,军用与航空相关的MEMS营业收入将达到4550万美元,如图1所示,五年复合年度增长率为9%。

  

  图1:全球军用与民用航空领域的高价值MEMS压力传感器营业收入预测 (以百万美元计)

  军用与航空属于所谓的高价值MEMS应用领域,这一领域还包括医疗电子。在这个领域,传感器与激励器的平均销售价格远高于其它可比的MEMS领域。总体来看,今年高价值MEMS产业的营业收入将达到2.836亿美元左右。

  尽管全球经济危机与美国控制国防预算带来不利影响,但预计军用与航空MEMS领域将强劲增长。全球经济危机与美国国防预算受限,导致许多军用与民用航空项目缩减、放缓甚至取消。

  有两方面的理由支持乐观看法。在军用方面,远程空中与海上力量继续受重视,无人机、监视与侦察或智能武器也是发展重点,这将促进武器中电子内容的提升。美国政府的军队小型化与智能化计划,将来会涉及到规模的削减,但只有部队与人员会受到影响,而武器系统则不会受到影响。

  而在民用航空方面,由于欧洲EADS的空客A320及美国波音787梦想宽体客机的强劲需求,去年开始的复苏仍在持续进行。EADS与波音都收到了超过2000架的大飞机订单,帮助今年商业航空增长24%。

  在极端环境下表现优异

  仔细看一下主要军用与民用航空应用,可以发现使用MEMS压力传感器的地方有很多。其中包括飞行数据系统、环境与舱压、机身中的液压系统、引擎与辅助电源设备,以及其它各种应用,比如舱门、氧气罩、飞行试验与结构监控。

  总体来看,航空器、喷气飞机、螺旋桨飞机和直升机中使用的压力传感器数量可能非常庞大。例如,大型喷气飞机需要多达130个传感器。

  对于引擎和其它环境恶劣的应用场合,豪华客机中有13个引擎压力传感器和开并,较小的喷气式飞机通常有六到七个传感器。所谓的全权限数字电子控制(FADEC)另外需要五到六个变换器(transducer)。FADEC是一种电子引擎控制器及相关附件,用于接收与分析多个变量,包括空气密度与引擎温度。

  采用一级封装的军用或航空MEMS压力传感器价格很容易达到或超过1000美元。与汽车中使用的MEMS器件相比,价格差距非常巨大,主要是因为前者对于芯片性能有更高的要求,而且需要在长达25年的时间里在规定温度范围内保持稳定,而汽车只要求保证10年的稳定性。

  总体来看,MEMS压力传感器必须能承受恶劣环境下的剧烈震动、高G过载影响与加速度、极端温度与高压。军用与航空应用通常是这类极端环境。另外,传感器还必须在这种困难环境下表现出完美的性能,具有高精度、低漂移和长期稳定性。必须在非常小的封装内满足这些苛刻要求,而且重量要轻。从这些方面来看,MEMS压力传感器能够主宰军用与航空领域。

  厂商与产品

  MEMS供应商提供不同的集成水平。例如,美国霍尼韦尔可以生产传感器,也可以生产完整的系统。美国Kulite Semiconductor Products向波音、空中客车、Canadair和Embraer供应传感器,并向许多直升机与军用项目提供产品。

  美国Eaton Corp.可能购买MEMS传感器,并将其整合到压力变换器之中,但它也像霍尼韦尔一样同时生产子系统。而美国GE Druck在英国莱斯特拥有一个4英寸硅片生产线。   MEMS压力传感器介绍

  就是采用MEMS技术制造的压力传感器。MEMS是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)的英文缩写。MEMS是美国的叫法,在日本被称为微机械,在欧洲被称为微系统,它是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的,目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域,从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。

技术专区

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