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慣性傳感器是MEMS市場重要的產(chǎn)品類型，主要包括加速度計、陀螺儀和磁力計，MEMS傳感器廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中的各個領(lǐng)域。隨著在生活領(lǐng)域應(yīng)用的不斷豐富，傳感器感測多個物理信號的功能需求也變得越來越多。

如今，由分立的慣性傳感器組合成的三軸、六軸、九軸IMU，將加速度傳感器、陀螺儀、磁傳感器等MEMS器件集成在一起，以滿足生產(chǎn)廠商更小體積、更低成本的要求，同時賦予用戶更豐富的使用體驗。

博世BMI系列

博世在消費類IMU領(lǐng)域可以算得上行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。旗下BMI系列IMU已經(jīng)從BMI055到BMI270迭代了多個版本，適用于多種不同應(yīng)用場景。

（BMI270，圖源：博世官網(wǎng)）

BMI270是博世針對可穿戴設(shè)備優(yōu)化的IMU，主打的是超低功耗。優(yōu)化主要針對可穿戴設(shè)備上直觀的活動和手勢識別。這一款6軸的傳感器結(jié)合了16位三軸陀螺儀和16位三軸加速度計，沿用了博世久經(jīng)考驗的陀螺儀技術(shù)，擁有極低漂移和低噪聲。

在這款I(lǐng)MU中，加速度計的零重力偏移為±20毫克，陀螺儀的零重力偏移在±0.5dps間。BMI270是業(yè)界首個采用靜止CRT功能的自校準陀螺儀，通過補償ems典型的焊接漂移，確保焊接后的靈敏度誤差降至±0.4%。

BMI270能在不喚醒主系統(tǒng)處理器的情況下，獨立處理活動跟蹤、計步和手勢識別等多個功能。這些獨立于處理器的功能包括在達到一定步數(shù)時發(fā)送中斷信號。BMI270主打的超低功耗，在強大且準確的手勢和活動識別功能下電流消耗僅為30μA。

TDK ICM系列

TDK的IMU分為由3軸加速度傳感器和3軸陀螺儀構(gòu)成的6軸IMU、進一步組合氣壓傳感器的7軸IMU、再組合3軸羅盤的9軸IMU。TDK旗下IMU產(chǎn)品以相對精度、傳感器吞吐量和溫度穩(wěn)定性著稱。

以ICM-20602為例，該系列是組合了3軸陀螺儀和3軸加速計的6軸IMU，同時內(nèi)置16Bit ADC。ICM-20602具有±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps可編程FSR的三軸陀螺儀以及可編程FSR為±2g、±4g、±8g和±16g的三軸加速度計。

ICM-20602工作電路

該IMU陀螺儀靈敏度誤差范圍在±1%，陀螺儀噪聲僅為±4mdps/√Hz，而加速度計的噪聲在±100μg/√Hz，在靈敏度誤差范圍上TDK表現(xiàn)得一如既往的穩(wěn)定。同時該系列允許系統(tǒng)處理器通過讀取傳感器數(shù)據(jù)然后進入低功耗模式來降低功耗。另外，該設(shè)備通過支持20000g shock提供了高魯棒性。

這一系列的IMU通過TDK專利CMOS-MEMS制造平臺（通過晶片級鍵合將MEMS晶片與配套CMOS電子器件集成），將封裝尺寸降低至3mm x3mm x0.75mm（16-pin LGA），在高性能低成本上是較為領(lǐng)先的。

意法半導(dǎo)體 LSM系列

以LSM系列里L(fēng)SM6DSL來做分析。

LSM6DSL各種傳感元件采用專門的微機械加工工藝制造，而IC接口則采用CMOS技術(shù)開發(fā)。該技術(shù)允許設(shè)計專用電路，經(jīng)過修整以更好地匹配傳感元件的特性。LSM6DSL的滿標度加速度范圍為±2/±4/±8/±16 g，角速率范圍為±125/±250/±500/±1000/±2000 dps，這一類行業(yè)標準指標各廠商區(qū)別不大。

（ST LSM和ISM系列，圖源：ST官網(wǎng)）

在該系列公開參數(shù)中，該模塊能在高性能模式下以0.65 mA電流低功耗運行，正常模式下則為0.4 mA。對比上文的BMI270，好像看上去LSM6DSL功耗會略大，但值得注意的是，LSM6DSL提到了陀螺儀和加速度計低耗“Always-on” 這個概念，即該系列的陀螺儀和加速度計會常駐低耗狀態(tài)。

在節(jié)電設(shè)計上ST不得不說下了不少苦功，設(shè)計了iNEMO 慣性模塊，即在IMU中內(nèi)嵌了機器學(xué)習(xí)內(nèi)核。MLC運行一個傳感器內(nèi)置的分類引擎，卸載主處理器的負荷以運行不同的任務(wù)，或者讓主處理器進入睡眠狀態(tài)以節(jié)電，同時內(nèi)置的傳感器可以識別運動數(shù)據(jù)。ST始終保持著同類IMU最佳功耗水平。

小結(jié)

從國際一流的IMU廠商旗下的產(chǎn)品來看，基于MEMS加工工藝的IMU技術(shù)將向高度集成化方向、高性能方向、高組合化方向和低能耗方向發(fā)展。

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