智能感知需求擴大 高效傳感器出貨大增

　　高效能感測器需求將持續走揚。隨著(zhù)智慧化應用風(fēng)潮興起，具備高精密度、準確度和線(xiàn)性度的高效能感測器，不僅已成為行動(dòng)裝置的必備關(guān)鍵元件，更開(kāi)始滲透至個(gè)人電腦、照明、汽車(chē)、醫療和個(gè)人健身等應用領(lǐng)域，整體出貨量可望不斷攀升。

　　相較于過(guò)去，行動(dòng)電話(huà)、媒體播放器及汽車(chē)等設備能提供消費者更多娛樂(lè )、生產(chǎn)力、知識與通訊功能。目前電子產(chǎn)品的感測器已經(jīng)成為一項重要且普及的關(guān)鍵元件，而更精準、精確以及更可靠的先進(jìn)感測器功能，正是半導體元件廠(chǎng)商可大展身手之處。事實(shí)上，在電子元件產(chǎn)業(yè)中，高效能感測器系處于快速成長(cháng)的市場(chǎng)，以下將就總體市場(chǎng)趨勢及半導體感測器規格與其介面技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析。

　　電子感測器打造智慧生活

　　現今推動(dòng)先進(jìn)感測器使用率成長(cháng)的重要趨勢有三，首先，行動(dòng)裝置須能夠更精準感知使用者所處的環(huán)境，如此這些裝置才能發(fā)揮更適切的功能。此外，感測器需更快速、效能更強大的處理器，以處理更多感測輸入訊號細節。最后，拜元件微型化之賜，即使行動(dòng)裝置外形尺寸縮小，仍可以容納更多的感測裝置。

　　市場(chǎng)研究顯示，使用者期望行動(dòng)裝置能夠準確地感測到環(huán)境變化，并且針對這些資訊輸入訊號進(jìn)行智慧化回應。先前消費者大多聚焦于行動(dòng)裝置數位內容及處理器規格，很容易忘記周遭的真實(shí)世界其實(shí)是類(lèi)比環(huán)境，這是一個(gè)先進(jìn)類(lèi)比感測器與感測器介面可發(fā)揮功能的領(lǐng)域。

　　舉例而言，手機會(huì )感測到使用者試著(zhù)要在強光下觀(guān)看螢幕，于是螢幕亮度會(huì )自動(dòng)增加，讓顯示內容比較容易被看清楚。同樣地，當使用者在黑暗的房間中使用電話(huà)時(shí)，螢幕亮度就會(huì )降低，以便節省電力，這正是環(huán)境光線(xiàn)感測的適光性功能，這與人類(lèi)所做的非線(xiàn)性回應相同。

　　同樣的，汽車(chē)感測器可提高駕駛者與乘客的舒適度、安全性和旅游經(jīng)驗。停車(chē)感測器、座椅壓力感測器，以及可以自動(dòng)啟動(dòng)駕駛燈的光線(xiàn)感測器等，都已是普及度極高的產(chǎn)品?，F今汽車(chē)已可以感測車(chē)輛是否偏離所屬車(chē)道，或是當車(chē)輛和前方車(chē)輛距離太過(guò)接近時(shí)，比駕駛更迅速反應、啟動(dòng)自動(dòng)煞車(chē)。

　　電子感測器也被應用于駕駛所看不到的地方，例如，新一代汽車(chē)在煞車(chē)踏板與煞車(chē)間、或方向盤(pán)與前軸間，將不再采用機械式連結。相反的，電子式角度感測器將會(huì )在開(kāi)車(chē)過(guò)程中量測踏板的位置或方向盤(pán)的轉動(dòng)，然后將這些位置資料回饋給煞車(chē)或轉向系統的電子控制單元(ECU)，該設計將提供車(chē)輛更高的可靠性、較低的重量、更低的功耗且更容易組裝。

　　應用范疇擴大感測器出貨量看漲

　　在個(gè)人健康和健身領(lǐng)域，過(guò)去僅限于醫院設備的心跳監控、呼吸頻率、血壓、血糖和血氧量量測，現在已延伸應用于運動(dòng)、個(gè)人健身和居家領(lǐng)域。此外，在照明應用中，新類(lèi)型的認知光線(xiàn)感測器可以模擬人眼對光線(xiàn)的反應，而毋須考慮紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)等非可見(jiàn)光。這些感測器可提供3～220,000流明(lm)的動(dòng)態(tài)范圍和一個(gè)數位內部整合電路(I2C)接口，在商業(yè)照明上可被用于啟動(dòng)「日光采集」功能，也就是說(shuō)，燈泡能因環(huán)境變化準確地調節照明設備亮度。

　　另一方面，準確的色彩感測器可以調整個(gè)人電腦(PC)或是電視螢幕的顏色，以補償環(huán)境照明情況，無(wú)論周遭環(huán)境變化，皆能產(chǎn)生鮮明生動(dòng)的色彩。在所有應用中，半導體感測器和感測器介面在精密度、準確度和線(xiàn)性度方面的提升，正是讓使用者能更有效率使用電子產(chǎn)品的關(guān)鍵。

　　事實(shí)上，高解析度先進(jìn)感測器的需求正在增加中，這類(lèi)感應器如磁性旋轉編碼器，可以檢測小到0.02度的角度變化;而其他應用的旋轉編碼器則可以測量轉子旋轉速度達到每分鐘八萬(wàn)兩千轉。拜摩爾定律(Moore'sLaw)所賜，處理器等邏輯元件的效能不斷提升，電晶體成本(Cost-per-transistor)則不斷下降。

　　對于高效能類(lèi)比元件制造商而言，這是一個(gè)良性循環(huán)--由于類(lèi)比積體電路(IC)訊號處理需求增加，帶動(dòng)處理器能力不斷地提升，例如在馬達控制系統中，高效能處理器針對角度測量進(jìn)行精確處理后，可使定子電流得到更精細的調節，進(jìn)而將轉子行程上每一點(diǎn)的扭力加以最大化，讓最新一代的電子馬達可以提供電動(dòng)車(chē)平順的動(dòng)力，并提升整體車(chē)輛可靠度。

　　微型化是促成先進(jìn)感測器應用不斷成長(cháng)的第三大趨勢，也可以說(shuō)是電子產(chǎn)業(yè)的奇跡。這種趨勢在數位領(lǐng)域最為明顯，微型化促進(jìn)訊號處理電路的成長(cháng)速度和能力。如今擁有四核或八核處理器比10年前所使用的單核心處理器占用更小的空間。電子產(chǎn)品每平方毫米(mm2)電晶體的數量每2年就會(huì )增加一倍的摩爾定律，已經(jīng)在晶圓制程不斷改進(jìn)下得到驗證。

　　以行動(dòng)電話(huà)為例，一般而言，手機使用微機電系統(MEMS)麥克風(fēng)，該元件可較傳統的電容式麥克風(fēng)(ECM)提供更好和更強大的效能。MEMS麥克風(fēng)需要一個(gè)高靈敏和線(xiàn)性感測器介面，做為微機電感測器輸出電壓和訊號處理電路輸入電壓間的橋梁。業(yè)者從第一代的麥克風(fēng)封裝到目前的第五代元件，已將感測器介面線(xiàn)路的晶片尺寸降低80%，且始終使用0.35微米(μm)制程制造。

　　單顆元件占位空間減少代表行動(dòng)電話(huà)制造商可以在產(chǎn)品中容納更多元件，所以，現今最先進(jìn)的行動(dòng)電話(huà)會(huì )納入兩個(gè)或是三個(gè)麥克風(fēng)，以分別感測周遭環(huán)境的噪音與說(shuō)話(huà)者的聲音，從而濾掉環(huán)境噪音，讓通話(huà)雙方可更清楚聽(tīng)到彼此聲音。

　　感測器和感測器介面的微型化，使得更多終端產(chǎn)品能大量使用這類(lèi)元件，這能讓終端產(chǎn)品得以更靈敏且智慧地回應所處環(huán)境，以及來(lái)自使用者及其他相關(guān)設備所輸入的訊號。

　　感測器市占持續擴大

　　顯然的，上述推動(dòng)電子產(chǎn)品感測器數量的三種技術(shù)趨勢將在未來(lái)幾年持續發(fā)酵，業(yè)者對于先進(jìn)感測器技術(shù)的投資，無(wú)論就中期和長(cháng)期而言，都將是有利可圖的投資。

　　當然，在短期內，任何電子元件的銷(xiāo)售，包括感測器和感測器介面，都將受到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的起伏所影響。然而，根據市場(chǎng)研究報告顯示，未來(lái)幾年感測器的市場(chǎng)占有率將愈來(lái)愈大。

　　除長(cháng)期因素外，業(yè)者對2013年全球電子業(yè)前景保持謹慎信心，而不同地區經(jīng)濟略有差異。仔細觀(guān)察世界各地市場(chǎng)情況，北美已見(jiàn)到令人鼓舞的跡象，并可期望該地區出現緩慢但穩定的復蘇。與此相反，在歐洲，歐元區的不穩定降低消費者信心，這將無(wú)助于許多資本密集型產(chǎn)業(yè)。舉例而言，德國工業(yè)市場(chǎng)表現平平，但汽車(chē)產(chǎn)業(yè)表現良好，但是其需求的增加大部分并非來(lái)自歐洲，反而是來(lái)自歐洲以外的地區，特別是新興市場(chǎng)。

　　在日本，工業(yè)、醫療和汽車(chē)市場(chǎng)看起來(lái)情況良好，但是消費電子產(chǎn)業(yè)因為長(cháng)期低迷而依舊憔悴。相反的，韓國不僅在大家所熟悉的消費類(lèi)電子產(chǎn)品等優(yōu)勢領(lǐng)域有很好的表現，在各領(lǐng)域都馬力十足，例如一些極具競爭力的汽車(chē)系統供應商正在發(fā)展當中。

　　整體而言，包括臺灣在內的亞太地區市場(chǎng)，將較歐洲或美國展現出更強勁增長(cháng)的跡象。就臺灣市場(chǎng)而言，隨著(zhù)高規格的新個(gè)人電腦不再如過(guò)去一般是必需設備，促使個(gè)人電腦市場(chǎng)的疲軟令人擔憂(yōu)，但與此同時(shí)，平板電腦市場(chǎng)的迅速成長(cháng)，將有助于平衡個(gè)人電腦業(yè)務(wù)的長(cháng)期衰退。