Apple Watch中的传感器

惯性传感器

早前推测的惯性组合传感器为Invensense的产品，最终被证实使用了ST的6轴惯性组合传感器产品。这颗惯性组合传感器位于Apple Watch主板的左上角，并没有与其他的芯片一起被放入整个系统级封装，这使得我们能够将这颗传感器先于其他芯片取下并进行分析。这颗惯性组合产品使用了3.00 x 3.00 x 0.86 mm的LGA封装，封装正面的标记并不是传统的代表Partnumber等信息，而是由一个二维码以及C504组成。

ST 6-axis IMU Package Photo

通过x-ray图片我们可以清晰的看到，封装内包含集成在一个芯片的MEMS惯性传感器，并且使用Wire Bonding的方式与ASIC芯片进行键合连接。

ST 6-axis IMU Package X-ray Top View and Side View Photo

ST 6-axis IMU ASIC OM Die Photo

ST 6-axis IMU ASIC OM Die Mark

这颗6轴惯性组合传感器中的ASIC芯片使用了5层金属布线，其中顶层金属为铝布线，下面4层都为铜布线。数字区域中测量到的最小线宽为121.0nm。

ST 6-axis IMU ASIC Die SEM General Structure

ST 6-axis IMU ASIC Die SEM Poly Gate in Logic Area

为了能够看到更多MEMS芯片的信息，我们使用红外显微镜（IR）拍摄了这颗MEMS芯片的平面图片，并且对芯片进行了纵向分析。通过IR图片，我们可以看出，这款惯性组合产品的MEMS芯片将3轴加速度计与3轴陀螺仪集成在同一颗芯片上，这种布局与ST官方发布的iNEMO Inertial Module如出一辙。加之2013年ST新推出Always-On 6轴惯性传感器组合产品系列，并在2014年进行量产，其中具有代表性的是LSM6D系列。据称这个产品系列中高能效MEMS传感器的功耗小于2mA，并且都采用了相对较小的封装，种种迹象都表明这系列的产品非常有可能是为了可穿戴设备推出的。Apple Watch中的这款6轴惯性组合传感器产品，是否出自这个系列的产品呢？

ST 6-axis IMU MEMS IR Die Photo

通过SEM纵向图片，我们可以观察到惯性传感器芯片的盖子及衬底的厚度，以及可动结构层的主要厚度。ST使用THELMA表面硅工艺制造惯性传感器，并且使用传统的含铅的玻璃熔封将盖子与MEMS的主要芯片进行密封连接。

ST 6-axis IMU MEMS SEM General Structure

Accelerometer MEMS SEM General Structure

Accelerometer SEM MEMS Structure Cross Section

Gyros