走向“數據融合” MEMS傳感器創(chuàng )新可穿戴與醫療應用

PNI總裁兼執行長(cháng)Becky Oh發(fā)表該公司最新的進(jìn)展──一款1.5x1.5x0.5mm的微型芯片，該芯片可以執行復雜的傳感器融合功能，代替任何廠(chǎng)商的加速計、陀螺儀、磁力計和高度計，然后把位置信息傳送給應用處理器。該芯片名為“Sentral”，這種機器狀態(tài)芯片在功能方面類(lèi)似于蘋(píng)果最近宣布的用于iPhone 5s的M7傳感器融合芯片，都是把傳感器融合功能從應用處理器卸除，而只消耗應用處理器的1%功率。

　　博通公司（Broadcom）資深產(chǎn)品經(jīng)理Steve Malkos展示一款創(chuàng )新傳感器融合演算法HULA （Hybrid Universal Location Application），可以通過(guò)把GPS信息與加速計、陀螺儀、磁力計和高度計的航位推算功能相結合，用于確定位置信息。它被稱(chēng)為混合通用位置應用 （HULA），使用Kalman過(guò)濾器來(lái)補償單個(gè)傳感器的誤差，比如GPS信號受阻或者影響磁力計讀數的雜散磁場(chǎng)，從而獲得更加精確的位置信息。

　　博通的HULA，使用Kalman過(guò)濾器來(lái)補償單個(gè)傳感器的誤差，從而獲得更加精確的位置信息（下右），這些信息可以用一個(gè)磁力計（上右）或一個(gè)陀螺儀（下左）來(lái)獲得。（來(lái)源：博通）

　　在“數據融合——MEMS應用的基石”會(huì )場(chǎng)，Movea Inc. （美國加州普萊森頓市）的客戶(hù)解決方案架構師Tim Kelliher認為，為滿(mǎn)足未來(lái)的需求，我們需要從“傳感器融合”走向“數據融合”，因為現在智能手機可以使用不同類(lèi)型的數據，可以使其能夠提前預見(jiàn)你的需求，比如，當你坐在影院里面時(shí)自動(dòng)關(guān)掉你的手機鈴聲。

　　在一個(gè)名為“MEMS與傳感器，通向主流之旅”的會(huì )場(chǎng)，飛兆半導體MEMS與傳感器解決方案副總裁Janusz Bryzek預測，不遠的將來(lái)，將有數萬(wàn)億個(gè)傳感器布署在全球各地，需要1.3億個(gè)8英寸ASIC晶圓和2.6億個(gè)8英寸MEMS晶圓，總計需要3億平米的硅基板。Bryzek追溯了MEMS傳感器的發(fā)展歷史，從1950年代一直到今天，預言MEMS市場(chǎng)的增長(cháng)速度將繼續快于總體半導體產(chǎn)業(yè)（參見(jiàn)下圖），并呼吁夢(mèng)想者和他們一起設想傳感器發(fā)展的路線(xiàn)圖——類(lèi)似于國際半導體技術(shù)路線(xiàn)圖。這將是“萬(wàn)億傳感器峰會(huì )”（2013年10月23-25日，美國加州斯坦福）的目標之一，Janusz Bryzek擔任該會(huì )議的主席。

　　MEMS芯片市場(chǎng)（綠線(xiàn)）較半導體市場(chǎng)（藍線(xiàn)）的成長(cháng)更快，并將在2023年達到1兆片的市場(chǎng)規模

　　在一個(gè)題為“MEMS與傳感器將在可穿戴產(chǎn)品及我們使用的一切物品中無(wú)處不在，創(chuàng )造一個(gè)更加完全、更加方便和更加高效的新世界”的主旨發(fā)言中，意法半導體模擬、MEMS與傳感器執行副總裁兼總經(jīng)理Benedetto Vigna把繁榮發(fā)展的消費MEMS市場(chǎng)與快速增長(cháng)的醫療保健和健康MEMS市場(chǎng)聯(lián)系在了一起。Vigna追溯了人機界面的歷史，從鍵盤(pán)到鼠標，直到當今利用動(dòng)作感應MEMS傳感器來(lái)控制機器，比如任天堂的Wii。由于這些成果，目前各種新型人機界面選擇急劇增多，促使觸摸、手勢、語(yǔ)音和圖像識別在消費產(chǎn)品中日益流行?，F在消費者的興趣已被點(diǎn)燃，向采用同樣MEMS傳感器的可穿戴產(chǎn)品的過(guò)渡正在進(jìn)行之中，比如Fitbit和Nike Fuelband，這些產(chǎn)品通過(guò)追蹤人們的活動(dòng)水平來(lái)督促健身。

　　醫用MEMS是最新的領(lǐng)域，美國食品及藥物管理局（FDA）已批準十幾種基于MEMS的健康監控設備，比如Preventice公司的BodyGuardian遠程監控系統，它把一個(gè)膠帶直接貼在人體上，然后隨時(shí)把心電圖、心率、呼吸率和活動(dòng)水平通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送給醫療人員，從而幫助老年人安享晚年，病人更早地安全離開(kāi)醫院，從而減輕醫院人滿(mǎn)為患的問(wèn)題。

　　“我們的目標是讓病人把醫院帶回家，” Preventice的高級營(yíng)銷(xiāo)副總裁Michael Emerson在報告中表示，主題是“MEMS在診斷與治療中的應用”?！巴ㄟ^(guò)使用可穿戴設備和相關(guān)設備用于診斷、治療和康復計劃管理，我們能夠改善病人參與、降低成本和提供更好的病人看護?！?/P>

　　據A.M. Fitzgerald Associates LLC（美國加州）創(chuàng )始人Alissa Fitzgerald，MEMS在醫療保健領(lǐng)域的下一個(gè)應用前沿是可植入傳感器。她的公司已向幾十家客戶(hù)提供關(guān)于整個(gè)MEMS器件技術(shù)開(kāi)發(fā)周期的建議，從商業(yè)和IP策略，到初始設計、原型生產(chǎn)和代工轉移。