《汽车级MEMS惯性测量单元（IMU）产品对比分析-2024版》-海口c网

《汽车级MEMS惯性测量单元（IMU）产品对比分析-2024版》

article/2025/6/9 16:07:26

Automotive MEMS Inertial Measurement Units Comparison 2024

据麦姆斯咨询介绍，惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）是测量物体姿态角（或角速率）以及加速度的装置。通常，IMU内部集成三轴陀螺仪和三轴加速度计，以及运动/姿态算法。为了提高可靠性，还可以为每个轴配备冗余的传感器。如果IMU内部集成的传感器采用MEMS技术实现，那么可被称为MEMS IMU，其主要应用领域为智能手机、AR/VR设备、汽车及机器人等。在汽车领域，车载导航系统逐渐成为自动驾驶汽车的标配，汽车级6轴MEMS IMU出货量与日俱增，村田（Murata）和博世（Bosch）在该领域处于主导地位，TDK应美盛（TDK InvenSense）积极参与其中，同时众多中国MEMS厂商投入研发力量并研发替代产品。

本报告针对全球领先的三家MEMS厂商的主流汽车级MEMS IMU（Bosch SMI240、Murata SCHA634和TDK InvenSense IAM-20685）进行详细的物理分析，包括器件拆解、芯片剖析及材料分析等，并依此推测出MEMS芯片制造工艺及封装工艺，此外还从器件和芯片层面进行对比分析。最后，本报告还检索并分析了这三款MEMS IMU的专利情况，提供从专利到产品的映射关系。

SMI240是博世针对汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）推出的一款六轴MEMS IMU产品，助力系统实现高精度组合导航应用。SMI240使用小型LGA-16引脚封装，内部集成三轴陀螺仪和三轴加速度计，工作温度范围为-40至105℃，通过ASIL B功能安全认证及AEC-Q100 Grade 2可靠性标准认证，可为系统提供高精度和高可靠性的惯性传感数据。其中，陀螺仪量程为±300°/s，噪声控制在±0.1°/s（@50Hz）；加速度计量程为±16g，噪声低至±4mg（@50Hz）。

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Bosch MEMS IMU：SMI240

SCHA634为村田车规级六轴MEMS IMU，可通过与GNSS（全球导航卫星系统）、摄像头、毫米波雷达（RADAR）、激光雷达（LiDAR）等各种传感器的数据融合，实现汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）及自动驾驶（AD）功能。该产品在零偏稳定性和噪声方面具有优势，可满足汽车安全性应用的性能需求。村田还对传感器测量轴的正交性进行校准，使得系统集成商可略过这一高成本且对操作具有高要求的处理步骤。

Murata MEMS IMU：SCHA634

IAM-20685是一款符合ISO 26262 ASIL B标准的车规级六轴MEMS IMU，利用TDK InvenSense专有的CMOS-MEMS技术单芯片集成三轴加速度计和三轴陀螺仪，提供非常小但性能高的低成本封装，具有片上16位ADC、可编程数字滤波器、嵌入式温度传感器，并通过支持10000g冲击可靠性来保证高鲁棒性。该器件应用领域包括汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）、自动驾驶（AD）、惯性导航、航位推算等。

TDK InvenSense MEMS IMU：IAM-20685

《汽车级MEMS惯性测量单元（IMU）产品对比分析-2024版》报告内容主要包括以下三方面：

1. 首先对SMI240、SCHA634和IAM-20685封装进行拍照及分析，器件封装形式分别为16引脚LGA、32引脚SOIC和24引脚DQFN。然后将器件进行机械开盖和化学去胶，取出其中的芯片：其中前两款为MEMS芯片与ASIC芯片3D堆叠，后一款为CMOS-MEMS集成芯片，然后对芯片进行结构剖析和材料分析，包括ASIC电路层、MEMS结构层、MEMS盖帽层、晶圆级键合等，并分别提供MEMS加速度计和MEMS陀螺仪三轴感测结构及驱动结构的局部特写及特征尺寸。

Bosch MEMS IMU SMI240整体视图（X-Ray扫描）

Murata MEMS IMU SCHA634的陀螺仪芯片分析示例

TDK InvenSense MEMS IMU IAM-20685剖面分析示例

2. 将上述三款汽车级MEMS IMU产品进行全方位对比，包括器件性能、封装、集成、ASIC和MEMS芯片等。这三款产品均为六轴IMU，但内部集成的芯片有差异。SMI240有3颗芯片：1颗三轴加速度计芯片、1颗三轴陀螺仪芯片、1颗ASIC芯片；SCHA634有6颗芯片：1颗三轴加速度计芯片、3颗单轴陀螺仪芯片、2颗ASIC芯片；IAM-20685只有1颗六轴CMOS-MEMS集成芯片。另外，这三款产品的感测方式相同：加速度计X/Y方向面内运动感测，Z方向面外运动感测；陀螺仪X/Y方向面外运动感测，Z方向面内运动感测。