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《博世四合一環境感測器（集成氣體感測器）：BME680》

2021/12/25

博世（Bosch）BME680環境感測器是其在BME280環境感測器基礎上的演進，增加了氣體感測功能。該感測器採用系統級封裝（SiP），在一個帶金屬蓋的8引腳LGA封裝中集成了溫度、濕度、氣壓和氣體感測功能，其內部共有兩顆MEMS晶元和一顆ASIC晶元。

Bosch BME680 Environmental Sensor with Integrated Gas Sensor

——拆解與逆向分析報告

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全球首款集成氣體、氣壓、濕度和溫度感測功能的環境感測器，封裝面積僅為3mm x 3mm

根據Yole報告顯示，2017~2022年期間全球環境MEMS市場的複合年增長率高達16%。2016年，全球環境MEMS市場規模為6500萬美元，預計2022年將達到1.48億美元。

博世（Bosch）BME680環境感測器是其在BME280環境感測器基礎上的演進，增加了氣體感測功能。該感測器採用系統級封裝（SiP），在一個帶金屬蓋的8引腳LGA封裝（3.0mm x 3.0mm x 0.95mm）中集成了溫度、濕度、氣壓和氣體感測功能，其內部共有兩顆MEMS晶元和一顆ASIC晶元，這與此前的BME280內部的晶元數量相同，但功能更多。BME680主要應用領域包括智能家居、智能辦公室及樓宇、智能能源、智能交通、暖通空調、老年護理和運動/健身應用。

博世環境感測器BME680封裝信息

由本篇逆向分析報告可知，博世已經將溫度、濕度和氣壓三種感測功能集成於一顆MEMS晶元，並採用了一種新型的濕度感測技術；氣體感測功能採用另一顆MEMS晶元實現。與類似ams這樣的競爭對手相比，BME680可以使用更小的氣體感測器來檢測各種氣體，包括揮發性有機化合物（VOC）。

博世環境感測器BME680拆解與逆向分析

這種組合式環境感測器顯示了博世對感測器集成技術的「掌控」——完全100%內部研發和製造。其中，MEMS氣壓感測器採用博世先進的多孔硅薄膜工藝製造，將柔性壓力膜和溫度二極體、濕度敏感晶元集成於一顆硅晶元。

博世BME680的氣壓測量精度為±12 Pa，亦即可提供±1 m的精確高度信息，非常適合室內導航與樓層跟蹤等應用。此外，BME680還能測量相對濕度和環境溫度，偏置溫度係數僅為1.5 Pa/K，響應時間為同類產品最佳。

博世BME680是一顆真正的SiP器件，在小型封裝內集成了四種感測功能，電氣連接採用混合引線鍵合和倒裝晶元，本報告將對其封裝進行詳盡分析。

本報告對BME680進行深入的技術和成本分析，並將其與博世BMP280和BME280，以及ams和Cambridge CMOS Sensors氣體感測器進行對比分析。

博世環境感測器BME680成本分析（樣刊模糊化）

報告目錄：

Overview / Introduction

Company Profile• Bosch Sensortec• BME680 Characteristics

Physical Analysis• Package- Package views, dimensions and pin out- Package opening- Package cross-section• ASIC- View, dimensions and marking- Delayering- Main blocks identification- Process identification- Cross-section- Process characteristics• MEMS Humidity and Pressure- View, dimensions and marking, sensing area details, crosssection, process characteristics• MEMS Gas Sensor- View, dimensions and marking, sensing area details, crosssection, process characteristics

Bosch Environmental Sensor Evolution and Comparison

Manufacturing Process Flow• Overview• ASIC Process Flow/Fab Unit• MEMS Humidity and Pressure Process Flow/Fab Unit• MEMS Gas Sensor Process Flow/Fab Unit• Packaging Process Flow and Assembly Unit

Cost Analysis• Summary of the Cost Analysis• Main Steps of the Economic Analysis• Yield Hypotheses• ASIC- ASIC front-end cost and die cost• MEMS Pressure and Humidity- MEMS front-end cost, front-end cost per process step, probe test and dicing cost, wafer and die cost• MEMS Gas Sensor- MEMS front-end cost, front-end cost per process step, probe test and dicing cost, wafer and die cost• Packaging Cost- Back-end: final test and calibration cost- BME680 component cost

Estimated Price Analysis• Manufacturer Financial Ratios• Estimated Selling Price

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