一周解一惑系列:MEMS压力传感器详解，机器人或打开新场景-韭研公社

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一周解一惑系列:MEMS压力传感器详解，机器人或打开新场景

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全梭哈的老司机

2024-01-08 09:41:46

■ 本周关注：恒立液压、五洲新春、浙海德曼、凌云股份、卓兆点胶■ MEMS压力传感器的技术融合与应用概览：MEMS 压力传感器是一种结合了先进微电子技术和精密微机械加工技术的高精度传感器。它们以微型化设计为核心优势，能够通过微型机械结构与电子电路的结合，精确监测和转换压力变化。这些传感器包括压阻式、电容式和压电式，主要用于消费电子和工业过程控制等领域，因其小尺寸和高性价比而广受欢迎。MEMS 传感器能将物理压力转换为电信号，通过不同的工作原理（如硅压阻式和硅电容式）进行压力测量，使其在工业和科研领域得到广泛应用。■ MEMS 压力传感器的多样化分类及其广泛应用领域：1）MEMS 压力传感器分为压阻式传感器、电容式传感器、光纤压力传感器、谐振压力传感器、压电式压力传感器，各自基于不同的工作原理和性能特点。2）市面上主流的 MEMS压力传感器主要包括压阻式和电容式两大类：压阻式传感器以高灵敏度和快速响应著称，但可能受温度影响；电容式传感器则以高精度和稳定性为特点，但易受外界环境影响且成本较高。3）在人形机器人手指的应用中，压阻式和电容式传感器都有着各自的独特优势和局限性。在机器人手指的具体应用中，找到两个电容式传感器的实例，都是通过使用 Pressure Profile Systems 公司生产的电容触觉传感器来实现触觉传感：Barrett 机器手采用 PPS 公司的 7 个电容式压力传感垫，分布于手掌、指中、指尖。手掌传感器为 10x10mm，含 24 个元件；指中和指尖传感器为 6x6mm，指中 24 个元件/1 个传感器，指尖含 22个元件/1 个传感器。Willow Garage PR2 抓夹由两个相同的 pps 公司的传感器组成。传感器由 22 个传感元件组成。两个机器手所使用的 TACTARRAY 触觉压力传感器基于 Digitacts 技术，但因未公布其价格，成本估算基于官网上的SingleTact 微型力传感器单个价格 33 美元计算，根据夹爪式，三爪式的不同数量需求，其成本大约为 66/230 美元。■MEMS 压力传感器的技术难点主要体现在芯片与标定检测：1）芯片：MEMS 芯片包含机械机构，需实现机械与电子的互动。由于微电机通常在微米级，MEMS 芯片更注重工艺性而非先进制程。即使 ASIC 芯片采用与集成电路相似的制造工艺，由于 MEMS 传感器的模拟输出微弱或有非常规使用条件，通用 ASIC 芯片难以满足需求，需要联动设计定制化制造。2）标定检测：由于MEMS 传感器具有产品一种加工工艺的特点，产品种类多样，功能和应用领域各异，导致生产工艺和封装工艺需根据产品设计调试。此过程需要多方专业知识以及高精度仪器，对传感器进行严格测试及后续校准，以确保压力测量误差在可接受范围内，确保产品的高性能、稳定性和可靠性。■ MEMS 压力传感器优势明显，市场体量较大：根据 ReportLinker 数据2023 年 MEMS 压力传感器市场规模估计为 23.6 亿美元，预计到 2028 年将达到 31.9 亿美元，在预测期间（2023-2028 年）以 6.20% 的复合年增长率增长。工业自动化和各地区对小型化消费设备的需求，是推动 MEMS 压力传感器市场的重要因素之一。■ 投资建议：关注具备核心研发能力、标定检测能力的公司，如康斯特、敏芯股份、华培动力、安培龙。■ 风险提示：1）机器人新产品研发及拓展不及预期的风险。2）下游需求不及预期的风险。

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