iPhone4 MEMS传感器技术详细解析

中心议题：
    * 微机电系统（MEMS）概述
    * iPhone4中采用传感器技术分析
解决方案：
    * 影像传感器
    * 亮度传感器
    * 磁阻传感器
    * 近接传感器

由于iPhone4走红，许多媒体纷纷宣扬iPhone将引爆传感器题材商机，在报导描述中也用上了热门的技术名词：微机电系统（MEMS），期望使题材能更热。

文章用上MEMS传感器的称呼，使许多人以为iPhone4内所用的传感器全是用MEMS技术实现的，特别是许多苹果粉丝，阅读这类文章后也跟着在自己的部落格上宣扬这类题材，反而使歪述更为扩张。因此笔者期望藉此文说明一些传感器技术，期望能让已扩散的歪述有点约束。

微机电系统（MEMS）概述

在正式说明前，先让我们了解何谓MEMS？关于此还必须先说明何谓IC？IC（IntegratedCircuit）台湾译为集成电路，就是把电子组件（如电阻、电容、二极管、晶体管等）以及由组件构成的电路，不断缩小其长宽尺寸与整体体积，功效仍旧相同，生产成本却可以大幅降低。

更简单说，就是把电子电路微型化，不断微缩，但成本更低，且能让电路更复杂精密，此亦是近年来俗称的芯片。

好，IC、芯片就是电子组件、电路的微型化，但我们能否把机械组件、机械结构也微型化，功效依然相同成本却大幅降低。是的，此即称为微机械，与IC微电子概念相同。

进一步的，若把微电子与微机械结合在一起，就成了微机电，微电子与微机械结合的系统，就称为微机电系统（MEMS）。

iPhone4的传感器技术

进入正题，iPhone4到底用上了哪些传感器呢？

1)影像传感器
简单说就是相机镜头，由于只牵涉到微光学与微电子，没有机械成份在里头，即便加入马达、机械驱动的镜头，这类的机械零件也过大，不到「微」的地步，所以此属于光电半导体，属于光学、光电传感器。

2)亮度传感器
外界并不清楚iPhone4用何种方式感应环境光亮度，而最简单的实现方式是用一个光敏电阻，或者，iPhone4直接用影像传感器充当亮度侦测，也是可行。无论如此，此亦不带机械成份，属于光电类传感器，甚至可能不是微型的，只是一般光学、光电传感器。

3)磁阻传感器
简单讲就是感测地磁，这样讲还是太学名，感应地磁就是指南针原理，将这种地磁感应电子化、数字化，就称为数字指南针（DigitalCompass）。老实说，数字指南针技术比较偏玩具性，因为用来感测地磁的磁阻传感器，很容易受环境影响（如高压电塔旁、马达旁），必须时时校正才有用。

磁阻传感器目前没有被视为热门的MEMS组件，有些MEMS组件会追加整合磁阻感测能力（如ADI的产品，且目标应用是鱼雷用途），但一般而言磁阻传感器尚无迫切微型化的迹象。

4)近接传感器
近接传感器的实现技术非常多种，可以是红外线（例如便利商店的自动门、男生公共厕所的自动冲水器）、可以是超音波、雷射等，太多太多。同样的，Apple没讲，我们只能乱猜或尽可能网搜，不过，近接传感器也没有迫切微型化的需要，不在热门MEMS组件之列。

5)声波传感器
学名声波传感器，俗名麦克风。是的，iPhone4为了强化声音质量，使用2组麦克风与相关运算来达到降噪（降低噪音）的效果，这种技术称为数组麦克风（ArrayMIC），事实上早在Apple实行之前，2004年Wintel就已经在PC上提出过，差别是Apple用于手机，Wintel用于PC。

麦克风需要微型化吗？是的，需要，相当需要，且使用一个以上的麦克风，麦克风的体积缩小需求就更迫切，麦克风也牵涉到机械（声波会使微型机械振动），并将机械振动转换成电子信号，因此微型化的麦克风，是个不折不扣的MEMS传感器。

6)加速度传感器
俗称加速规、G-Sensor，可以感应物体的加速度性。事实上加速度传感器的实现方式也是许多种，MEMS只是手法之一，用MEMS实现加速度传感器确实是目前的趋势。

加速度传感器一般有「X、Y两轴」与「X、Y、Z三轴」两种，两轴多用于车、船等平面移动为多，三轴多用于飞弹、飞机等飞行物。而不用多说，Wii遥控器也是用三轴，iPhone可以感应实体翻转而自动对应翻转画面，也是靠这个传感器。

7)角加速度传感器
更简单讲就是陀螺仪，陀螺仪实现技术有机械式与光学（红外线、雷射）式，第六项的加速度传感器比较能感测平移性，但对于物体有个轴心，进行角度性的移动，则其感应效果不如陀螺仪好，所以许多应用多半是混何使用加速度传感器与陀螺仪，而今iPhone4也从善如流。不过，iPhone4确实是率先使用陀螺仪的手机。

说了这么多，真的称得上MEMS传感器的，其实只有麦克风、加速度传感器、陀螺仪等三个，其他的传感器多是夸大延伸，不是不用微型化，就是根本没用及机械技术。

不过，从整个iPhone发展历程来看，iPhone的简约感、流畅使用体验等大体已定调，短期内难有更高作为，因此也开始走入一般产业的纯规格、功效竞赛，iPhone4及后续机种能否靠高规格、先进传感器而持续走红，恐有待时间观察与验证了。