隨著美國FCC E911對手機豎直方向±3米定位要求的強制實施、智能穿戴設備普及率快速提升，大氣壓力傳感器在2020年迅速成為消費類MEMS傳感器的一大熱點。大氣壓力傳感器，在個人消費類電子產品上主要被用來測量高度，所以又稱高度計。
受全球疫情影響，人們對個人身體健康的關注度普遍升高，健身運動意願空前高漲，預期智能穿戴產品（智能手錶、運動手錶、手環）需求在2020年會有可觀的成長。TDK近期應勢推出了業內功耗最低、噪聲最小、封裝最薄的10ATM防水氣壓計ICP-10125，以滿足智能穿戴產品之需求。
圖1 ICP-10125
ICP-10125採用了TDK基於電容式原理特別優化設計的MEMS氣壓傳感器晶片，輔以TDK經驗豐富的陶瓷基底煙囪式灌膠封裝，完美匹配可穿戴產品對高度計性能和防水的苛刻要求。
相較於電阻式的氣壓傳感器， 電容式氣壓傳感器具有非常明顯的優勢， 具體來說有以下幾個方面：
圖2 感測原理比較
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功耗更低：電阻式在測量時應用惠斯通電橋，會消耗能量，而電容式的測量原理幾乎不消耗電流。
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噪聲更低：電阻式的熱噪聲從根本上限制了氣壓計的靈敏度和解析度。
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更高的溫度穩定性：電阻式對溫度很敏感。
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精度更高：從原理上來說， 電容式對氣壓變化更為敏感。
TDK針對個人消費類電子產品的氣壓傳感器應用特點，在傳感器設計上對功耗和噪聲進一步優化，體現在產品上，ICP-10125與業內競品（包括電容式和壓電電阻式）比較，同等設置下消耗最低電流、輸出最低噪聲。
圖 3 功耗和噪聲競品對比
圖 4 ICP-10125關鍵參數
ICP-10125在低功耗模式下，每秒鐘採樣一次的平均電流消耗僅1.3微安。穿戴產品可以保持氣壓計常開，持續監測環境氣壓變化/高度變化，而為此付出的功耗相較於系統整體功耗微不足道。即使工作在超低噪聲模式下（可滿足氣壓或者高度超高精度測量），ICP10125每秒鐘採樣一次的平均電流消耗也僅為10.4微安。
ICP-10125可以根據應用對測量精度的不同需求，動態工作在不同的模式。超低噪聲模式下，ICP-10125的輸出氣壓噪聲（RMS）僅為0.4帕，對應到在大氣環境下的高度測量輸出噪聲（RMS）僅為~3.4厘米（0.4帕 x ~8.5厘米/帕）。對應到高度測量應用上，ICP-10125可以精確測量到3.4厘米以上的高度變化，換句話說，ICP-10125對高度的有效解析度為3.4厘米。
圖 5 台階識別
如上圖展示的實測數據，ICP-10125可以精準檢測用戶每下一個台階（18厘米）引起的氣壓變化（2.1帕），而競品壓電電阻式氣壓計在類似配置下輸出噪聲遠高於2.1帕，所以完全無法識別相應的氣壓變化。
結合以上低功耗和低噪聲的突出優勢，ICP-10125在可穿戴產品上可以幫助客戶豐富應用場景，實現基於壓電電阻式氣壓計無法實現的應用。
圖 6 獨特應用
如上圖所示，在可穿戴產品中ICP-10125持續追蹤用戶的厘米級高度變化，配合運動傳感器數據（加速度、角速度），算法融合處理後可以精準識別、記錄用戶上下台階、乘坐自動扶梯或升降電梯、平地步行或乘坐交通工具移動、上下坡步行或乘坐交通工具移動。簡言之，ICP-10125可以使能可穿戴設備完整詳細記錄用戶全天候的移動方式和過程。
運動識別和記錄是可穿戴產品最基本也是最重要的應用，目前市面上的絕大部分產品會基於運動傳感器（加速度計和陀螺儀）來感測運動數據（加速度和角速度），通過運動算法處理大概識別運動模式並記錄運動過程。但通常會遇到識別率和精準度的問題，因為兩種不同的運動方式下運動傳感器採集到的數據可能非常相似。現在使用ICP-10125檢測厘米級的高度變化，把高度信息和運動數據相融合，識別率和精準度會得到極大提升。
防水，是可穿戴產品的基本要求，用戶會戴著智能手錶、手環遊泳、淋浴、玩水等，產品整體需要滿足5ATM甚至10ATM的防水要求。結構設計和組裝上，通常會做近似於密封的處理。但氣壓計要感測外界環境的大氣壓，不能像其它元器件一樣被密封在可穿戴產品的殼體內，必須要跟外界環境（大氣）保持連通。
ICP-10125採用了煙囪式灌膠封裝，滿足可穿戴產品的高規格防水要求，同時兼顧氣壓感測的性能。
圖 7 封裝特點
下圖右半部分示意ICP-10125在可穿戴產品上的相關結構設計。
圖 8 結構設計
與採用常規封裝的氣壓計相比，使用ICP-10125的產品在防水可靠性、透氣性和產線裝配的便利性上都有明顯優勢。
以上介紹了TDK新近推出的防水氣壓計ICP-10125的特性和在可穿戴產品上的特色應用。ICP-10125在全球範圍內已經獲得多家可穿戴產品客戶的高度認可，並運用在新產品的設計中，多款搭載ICP-10125的智能可穿戴產品在年內會陸續推向市場。通過戴在手腕上的小小傳感器，您會更加了解自己的一“舉”一動。