潮科技 | MEMS和感測器的5個技術商業化前景
編者按：本文是36氪“邊界計劃”的轉載內容，來自微信公眾號“ ofollow,noindex">MEMS ”（ID：MEMSensor），作者麥姆斯諮詢殷飛；36氪經授權轉載。
在進行產業研究和預測時，市場分析師通常會從數百家公司收集資料，以提供有關現有技術的有價值情報，並確定短期內的商業機遇。作為面向各種商業應用的MEMS和感測器諮詢公司，客戶經常會問，“未來什麼技術或產品會火？”衡量一項新興技術在商業化後5到10年的市場前景，往往需要採用不同的研究策略。
歷史告訴我們，今天的大部分重磅MEMS產品，都是作為學術研究成果而誕生的。那些企業家們憑藉數百萬美元的資助，歷經多年的努力研究，才得以將概念驗證研究轉化為新的商業產品。為了識別那些新興而有前景的技術，我們需要直接聚焦它們的源頭：學術會議和期刊文獻。
典型MEMS產品的商業化時間
Chirp Microsystems公司就是這一研究方法的有力證據：在2012年的一場關於新興技術的學術報告中，A.M. Fitzgerald & Associates聯合創始人兼執行長Alissa M. Fitzgerald博士強調了加州大學伯克利分校和加州大學戴維斯分校關於“應用氮化鋁（AlN）MEMS換能器在空氣中進行超聲波測距和角度估算”的研究。文章發表後不久，作者就成立了Chirp Microsystems公司將其技術商業化，用於手勢識別和指紋識別應用。
此後經過五年的研究和發展，Chirp Microsystems公司的產品正式進入市場。據麥姆斯諮詢此前報道，2018年2月，全球供應巨頭TDK收購了Chirp Microsystems，突顯了該公司的商業潛力。
今年，Alissa M. Fitzgerald博士在關於固態感測器、執行器和微系統的Hilton Head Workshop研討會上回顧了100多篇來自業內頂尖研究人員的論文，這些論文代表了該領域最值得關注的技術。Alissa M. Fitzgerald博士的評選標準包括：商業相關性；是否為已知或預期的問題提供解決方案；突破性技術。基於這些研究論文和評選標準，Alissa M. Fitzgerald博士總結了以下值得關注的新興技術：
事件驅動型感測器：運動、熱
這類巧妙設計的矽基MEMS器件，在待機狀態下實現了零功耗。機械運動或熱觸發事件會閉合感測器內的觸點，以啟用其電路並進行感知。這類感測器採用現有的製造方法，因此它們可以在五年內成為商業化產品，用於事件監控和安全防護等應用。（相關研究機構：德克薩斯大學達拉斯分校、美國東北大學）
待機零功耗的MEMS加速度計，器件電路會在達到加速度閾值時機械閉合
圖片來源：德克薩斯大學達拉斯分校
待機零功耗的MEMS紅外探測器
圖片來源：美國東北大學
據麥姆斯諮詢此前報道，美國東北大學教授Matteo Rinaldi領導的一個科研團隊開發了這款零功耗紅外探測器，能夠在有意義的被測訊號出現前，保持零功耗的休眠狀態，在紅外特徵訊號到達器件後利用其本身攜帶的能量來驅動一個熱敏微機械開關，進而接通負載電路開始工作，以實現整個感測器節點僅在特定紅外光譜出現時被“喚醒”。
薄膜壓電諧振器
PZT沉積和CMOS工藝整合的進步，可用於構建5G應用中的射頻（RF）濾波聲波導。這種採用現有可擴充套件工藝的新型濾波器設計已經成熟，可用於商業化。（相關研究機構：普渡大學、德州儀器）
基於PZT FeCAP（壓電鐵電電容器）的聲波導CMOS諧振器\n圖片來源：普渡大學、德州儀器
體內無線通訊
用氮化鋁（AlN）製造的MEMS超聲波收發器，能夠以Mbit/s的資料傳輸速率，直接穿過人體傳送資料。隨著多種人體植入物或可穿戴醫療裝置網路的發展趨勢，這項創新成果可以實現醫療級安全的體內無線通訊。這項早期研究仍需要體內驗證，開發並獲得監管批准可能還需要10年或更長的時間。（相關研究機構：美國東北大學）
基於壓電MEMS超聲換能器（PMUT）的超聲體內收發器
圖片來源：美國東北大學
螢幕和3D列印感測器
利用螢幕和3D列印感測器的眾多令人興奮的創新中，有一個代表性例子是電位硝酸鹽土壤感測器。這種感測器成本低、可生物降解，可以大面積部署，以監測農場的土壤質量。不過，目前大多采用桌面式或業餘愛好者工具來製作螢幕和3D列印感測器件，因此必須在有可能商業化生產之前，開發新的製造裝置和基礎設施。（相關研究機構：普渡大學）
硝酸鹽土壤感測器
圖片來源：普渡大學
可生物降解的電池
紐約州立大學賓漢姆頓分校開發了一種紙質電池，巧妙地利用細菌代謝作為電解質，可以提供0.5 uW的電能。這些電池可以溶解在水中，有朝一日或能用於為臨時醫療植入物或可生物降解的感測器供電。這項令人興奮的概念驗證原型，還需要大量的工藝開發和新的製造基礎設施。（相關研究機構：紐約州立大學賓漢姆頓分校）
紙基電池在浸入水中60分鐘後溶解
圖片來源：紐約州立大學賓漢姆頓分校