最近，一家Omnitron Sensors的小公司剛剛走出隱身模式。但正如該公司的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Eric Aguilar說，Omnitron 的員工已準(zhǔn)備好撼動(dòng) MEMS 傳感器市場(chǎng)。

據(jù)了解，該公司的執(zhí)行團(tuán)隊(duì)在傳感器設(shè)計(jì)有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，他們?cè)?Google (X) Wing 航空電子設(shè)備、Google Quantum、Tesla Model 3、美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室和 Lumedyne（被收購(gòu)谷歌）等地方工作過。例如，Omnitron 的業(yè)務(wù)發(fā)展主管Curtis Ray，是一位早期的 MEMS 技術(shù)思想領(lǐng)袖，他首先開發(fā)并出售了一家 MEMS 代工廠。

正如我之前提到的，Omnitron 的使命是撼動(dòng) MEMS 市場(chǎng)，突破當(dāng)今 MEMS 制造中的現(xiàn)有障礙，以促進(jìn)創(chuàng)建將在未來(lái)世界無(wú)處不在的高性能、低成本傳感器。領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)在一些世界領(lǐng)先公司的廣泛經(jīng)驗(yàn)意味著他們不僅擁有實(shí)現(xiàn)這一愿景所需的技術(shù)技能，而且他們擁有遍布全球的龐大網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)他們的成功至關(guān)重要他們成長(zhǎng)。

他們從 LiDAR 開始，為汽車（尤其是自動(dòng)駕駛汽車）、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等事物提供出色的傳感技術(shù)……這個(gè)例子不勝枚舉。問題是當(dāng)前的 LiDAR 系統(tǒng)既昂貴又不可靠，如果您發(fā)現(xiàn)自己是 LiDAR 銷售人員，這不是您想要打開的組合。

Eric 告訴我，在他之前的一個(gè)職位中，他們被迫為 LiDAR 系統(tǒng)建立嚴(yán)格的維護(hù)和校準(zhǔn)程序，因?yàn)樵趦H僅運(yùn)行幾個(gè)月后，他們就必須更換傳感器。除了讓事情成本過高之外，我敢肯定你和我一樣不會(huì)喜歡每三個(gè)月左右把我們的車開到店里重新校準(zhǔn)或更換激光雷達(dá)。

進(jìn)一步研究這個(gè)問題，Eric 看到基于 MEMS 的 LiDAR 系統(tǒng)是如何開始受到關(guān)注的，因?yàn)樗鼈兏　⒊杀靖?，但它們也有自己的問題。反過來(lái)，這讓 Eric 思考這樣一個(gè)事實(shí)，即如果從創(chuàng)新的角度來(lái)思考，那么在過去十年左右的時(shí)間里，半導(dǎo)體創(chuàng)新呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，而 MEMS 創(chuàng)新基本上持平（上一次真正的“OMG ”MEM 領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)生在 2012 年左右）。

正如Eric所：“我們首先與一級(jí)供應(yīng)商、原始設(shè)備制造商和系統(tǒng)集成商交談，詢問他們‘你們的掃描儀需要什么？’ 和“它需要做什么？” 他們告訴我們的第一件事就是他們需要一面大鏡子。他們的光束需要射出 200 米或更遠(yuǎn)，這意味著他們需要一面大于 10 毫米的鏡子來(lái)解決這個(gè)問題。沒有任何 MEMS 解決方案接近該尺寸。最大的大約有五毫米。接下來(lái)他們說 FMCW 是 LiDAR 的未來(lái)，這意味著他們不需要諧振鏡，而是需要能夠執(zhí)行步進(jìn)掃描，這意味著在發(fā)射激光源時(shí)停止并停留，在繼續(xù)前進(jìn)之前信號(hào)回來(lái)了?！?/p>

Eric 繼續(xù)說道：“當(dāng)你觀察 MEMS 反射鏡時(shí)，它本質(zhì)上是一個(gè)彈簧上的質(zhì)量塊，因此它會(huì)在路上經(jīng)歷振動(dòng)，你必須解決這個(gè)問題。另外，你必須對(duì)溫度不敏感。根據(jù)您居住的地方，您的汽車可能會(huì)經(jīng)歷從車庫(kù)到外界的巨大溫度變化。這些溫度沖擊可能日復(fù)一日地發(fā)生，您的 LiDAR 掃描系統(tǒng)需要對(duì)此不敏感。”

Eric 和他的同事意識(shí)到，可用于構(gòu)建 MEMS 反射鏡的設(shè)計(jì)規(guī)則缺乏開發(fā)人員構(gòu)建真正適用于 LiDAR 的解決方案的能力，尤其是最新最好的調(diào)頻連續(xù)波 (FMCW) LiDAR，這需要大鏡子，移動(dòng)速度快，可以進(jìn)行步進(jìn)掃描。因此，他們決定回到繪圖板，找出修改和增強(qiáng)現(xiàn)有 MEMS 工藝所需的內(nèi)容。下圖簡(jiǎn)要概括了所有內(nèi)容。

他們做的第一件事是構(gòu)建一個(gè)非常強(qiáng)大的執(zhí)行器，這是通過提高單位面積的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)的。換句話說，我們談?wù)摰氖悄芰棵芏取c市場(chǎng)上可用的產(chǎn)品相比，它們可以在表面積上儲(chǔ)存多少能量。結(jié)果比任何其他可用的方法都要好 10 倍。此外，它們還包括平面內(nèi)隔離，以將施加到執(zhí)行元件的任何電壓與傳感元件完全去耦。更好的是，它們能夠?qū)Ψ瓷溏R進(jìn)行預(yù)傾斜偏移，從而顯著簡(jiǎn)化系統(tǒng)級(jí)對(duì)齊和組裝，從而顯著降低系統(tǒng)成本。

最后，他們基于可在任何晶圓廠找到的現(xiàn)有工具和能力，開發(fā)了一種簡(jiǎn)化且穩(wěn)健的制造工藝。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)巧妙的序列來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的性能，同時(shí)在整個(gè)晶圓上提供出色的均勻性，并且他們已經(jīng)在研發(fā)代工廠中證明了所有這些。

當(dāng)然，正如他們所說，“布丁的證明在于吃”，所以讓我們看一下下圖中所示的大鏡子比較。

從左到右，我們有一個(gè)基于音圈的反射鏡，它很大（此處顯示的直徑為 20 毫米）且堅(jiān)固耐用，并具有出色的反饋機(jī)制。缺點(diǎn)是它的視野有限，而且要花費(fèi)數(shù)千美元。

沿著這條線走下去，所有其他現(xiàn)有選項(xiàng)都表現(xiàn)出各種缺點(diǎn)，包括高成本、擺動(dòng)傾向、無(wú)法步進(jìn)或高功率。然后我們來(lái)到右邊的 Omnitron 鏡子。它的鏡子（直徑 15 毫米）很大，但整體尺寸不大，它速度快，支持步進(jìn)掃描，而且比其傳統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手便宜得多。

僅供參考，起初，我以為 Omnitron 鏡子前的硬幣是 25 美分硬幣，但我錯(cuò)了，因?yàn)樗鼘?shí)際上是一角硬幣。

下圖是Yole對(duì)MEMS市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，所有這一切的有趣之處在于，這些數(shù)據(jù)并未考慮 Omnitron 正在申請(qǐng)專利的新工藝可能造成的潛在破壞。首先，成本更低、分辨率更高的 LiDAR 傳感器的可用性可以顯著擴(kuò)大整個(gè) LiDAR 市場(chǎng)。其次，Omnitron 的工藝不僅專注于（沒有雙關(guān)語(yǔ)）鏡子，而且適用于一般的 MEMS，這可能會(huì)顯著增加整個(gè) MEMS 市場(chǎng)。

一如既往，我們確實(shí)生活在激動(dòng)人心的時(shí)代。

審核編輯黃宇