几年以前，任谁也没料想到智能手机与平板计算机的行动装置狂潮会如此汹涌，使得威风已久的PC产业销售量节节败退。以往传统的单纯收发电话及SMS简讯诉求对于现代人而言不再是最重要的功能，取而代之的是数以万计的行动Apps才是最令用户倾心。

如今「提升使用体验」已成为行动装置设备设计的重要趋势，为了要让行动装置设备拥有更多的创新功能，MEMS（微机电系统）技术与传感器的结合将扮演着愈来愈重要的角色。

目前平均每支智能手机内建4～10个MEMS组件，未来更将高达15个以上，尤其从近期三星所发表的Galaxy S4上即整合了9类的传感器来看，便能窥知手机大厂除了在功能创新上比拚之外，「该如何与人类生活更加贴近」更是一大改革重点。

例如让用户仅需透过智能手机内建的温度感测组件，便得以实时监测气温变化，以及搭配专属的心跳脉搏测量腕带套件，就能实时将所测得的数据回传至手机进行数据分析，再再显示生活保健的相关功能开始导入到行动装置设备。

意法半导体模拟与微机电组件资深技术营销工程师李炯毅指出：「随着行动及穿戴式装置的陆续推出，预估出货量可望持续成长，进而刺激感测组件的供给需求畅旺。」

图一 : 近期三星所发表的Galaxy S4上整合了9类的传感器

感测组件应用无所不在

举凡从苹果的iPhone（采用MEMS加速器）、任天堂Wii（采用MEMS三轴加速器）、XBOX Kinect、直至Nike的智能鞋垫等都是使用了MEMS传感器，才得以让这些装置具备环境与动作感知的功能。

而所谓的MEMS即是采用半导体制程技术，并整合电子及机械功能所制作而成的微型装置，将电子、机械、光学、化学、生物、磁学或其他性质的组件整合到一个单一或多芯片上。简单来说MEMS让电子设备拥有丰富的感测或致动功能。

在行动装置设备中所使用到的动作感知功能主要是针对系统中包括速度、震动、冲击、倾斜、旋转这五种动作进行感测。加速度计可用来检测系统的加速度变化、电子罗盘可检测地磁变化，陀螺仪则提供角速度改变的侦测功能。

现今高阶智能手机已开始将这三种动作感知传感器进行组合应用，进而能更精确感知系统的真实动作及状态，并实现室内导航、稳定相机影像、远程遥控、扩增实境、定位信息服务等功能。

李炯毅表示，由于GPS在进入室内时往往会发生无法正确定位的问题，以致于促使室内导航相关应用逐渐升温，虽然单纯利用传感器也能透过DR（Dead Reckoning）技术达到室内定位，但此技术有其极限，其误差值会随时间越来越高，所以如果将传感器结合室内Wi-Fi 的方案，除了能在室内完成定位，更可将误差值降至最低。

多轴化是未来趋势

目前行动装置中的MEMS组件，大多仍是离散式的个别配置，然而在轻薄化的设计前提下，及实现低功耗、高度整合及价格便宜等产品竞争优势，在单一微型封装内同时整合数个不同传感器的多轴化架构，已成为动作感测组件市场的必然发展趋势。

ADI亚太区消费性产品事业开发部经理吴彦彬表示，未来加速度计将是行动装置中必备的传感器，透过加速度计结合更多元的传感器如MEMS麦克风、接近唤醒传感器（Proximity Awareness Sensor）与手握传感器（Grip Sensor）等组件，将可发展更多有趣的创新应用。

目前国际感测大厂皆朝向整合多轴化的Sensor Fusion方向设计产品，而随着室内导航应用逐渐受到市场重视，三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴电子罗盘及压力传感器将扮演更重要的角色，预计明年起将会被大量导入中高阶智能型手机中，成为继动作感测组件之外的另一热门MEMS产品。

「未来市场将会以6轴和9轴的组合式传感器产品最为大宗。」李炯毅强调，使用智能型九轴MEMS传感器将可大幅减低行动装置的耗电量。

MEMS麦克风声控时代来临

透过语音声控的方式来操作手机，已是未来智能手机发展的重要趋势。虽然语音声控技术早在十多年前就已经问世，但人类真正期待的语音声控功能并非只是冷冰冰地对着机器进行指令呼叫，而是能够因应用户所说出的句子来进行智能判断。

加上，智能手机对于现代人而言，不再只是单纯拨打电话的功能，而是能够同时完成多项任务（如，录音及录像），举例来说像在进行视频会议时，常会发生声源不在麦克风附近，导致录音效果不佳，而类似这样的远距离录收音便是MEMS麦克风大展身手之处。

为了让执行语音声控时可以接收更清晰的声源，进而做出正确的回复，就必须仰赖MEMS麦克风或者是麦克风数组及消噪技术来实现，这也带动MEMS麦克风导入到行动装置设备需求大增。

意法半导体模拟微机电与感测组件技术营销与应用工程主任苏振隆表示，虽然目前普遍智能手机内建的MEMS麦克风为2颗，但以iPhone 5来说，为了提升Siri语音秘书的辨识能力，Apple将其内建的MEMS麦克风数量提升至3颗。预计明年将可见到内建4颗MEMS麦克风的行动装置设备陆续问世。

图二 : MEMS麦克风让执行语音声控时可以接收更清晰的声源。

由于MEMS麦克风已与传统ECM麦克风之间的市场价格距离差异不大，加上MEMS麦克风具有良好音质、可扩充性、抗震、耐热等特性，让它的市场前景看俏。苏振隆进一步指出，MEMS感测组件优劣可从SNR、耗电量、尺寸大小、灵敏度这四大方向进行判断，而当中的SNR（高讯噪比）与灵敏度更是直接影响到用户的影音体验质量，所以对MEMS麦克风来说可是相当重要。

穿戴式智能装置当道

虽然行动装置设备仍为市场持续聚焦的重点产品，穿戴式智能装置亦是近期相当活络的话题，随着Google正式发表Google Glass智能眼镜，连带着三星与苹果开始着手布局穿戴式智能手表的消息未曾停过。

Google Glass除了打破传统透过屏幕显示的方式改由投影显示，同时内建了许多MEMS感测组件（如陀螺仪、电子罗盘、MEMS麦克风、加速度计等），让配戴者不再需要手持智能手机或是平板计算机，就能轻松收发电话、上网搜寻、路径导航、录像拍照与AR扩增实境应用等功能。

图三 : Google Glass可用空间限制，使得MEMS组件尺寸面临考验。

Google为了不让配戴者长期配戴Google Glass感到不适，特别将该款智能眼镜的硬件外观尺寸设计到非常轻薄且小巧，却也同时让设计、电池续航力、重量等所面临到非常大的技术考验。正因为受限于Google Glass的可用空间有限，加上目前大多MEMS感测组件多数专为行动装置设备所设计，使得MEMS组件在穿戴式应用上的设计面临到不小的挑战，预估这也是多轴整合型MEMS成长的重要驱动力。

结论

展望未来， MEMS感测单元预料将朝两大方向发展，即标准化与更高度整合。在标准化方面，以往MEMS组件封装都是客制化来生产，现今朝向以标准化技术平台发展，进而达到产品快速上市并降低成本的目标。

在整合度上，为了要提高传感器的精准度，以及降低系统运算功耗，相关传感器厂商已经开始着手将MEMS与MCU整合，进而设计出Sensor Hub单芯片，并搭配Sensor Fusion软件来为加速度计、陀螺仪、压力计等相关MEMS组件进行信息校正及转换的动作。虽然目前仅有Windows 8将Sensor Fusion列为标准支持功能之一，但Sensor Hub是未来趋势，明年将会有更多行动装置厂商陆续导入使用。

很显然地，MEMS组件将在追求微型化的同时，进一步降低功耗并且提高精准度，以及整合智能化的运算与应用能力，才能满足行动装置与穿戴式智能装置终端产品的开发需求。