物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，MEMS傳感器發(fā)展面臨更多挑戰

摘要：上海微技術(shù)工業(yè)研究院(SITRI)協(xié)辦的第二屆MIG亞洲會(huì )議上，全球傳感器巨頭暢談了未來(lái)的MEMS傳感器發(fā)展戰略;會(huì )后本刊還采訪(fǎng)了其他MEMS廠(chǎng)商，請他們談了關(guān)注的方向。

　　你的手機有光線(xiàn)傳感器可以自動(dòng)調節屏幕亮度，手環(huán)溫度傳感器可以記錄你的體溫。你習慣的計步器，或是你常用測量心跳的APP上都有各式各樣傳感器。正如聯(lián)芯科技總裁錢(qián)國良在MIG亞洲大會(huì )上講道，“傳感器產(chǎn)品已無(wú)處不在!”

　　目前消費類(lèi)MEMS傳感器面臨著(zhù)四個(gè)挑戰：尺寸、智能、應用和價(jià)格。在追逐萬(wàn)物互聯(lián)，智能生活的今天，傳感器產(chǎn)品的發(fā)展變化將成為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代“智能化”的關(guān)鍵因素。

　　智能終端、可穿戴設備的體積限制，MEMS產(chǎn)品的尺寸越來(lái)越小。傳感器芯片已經(jīng)從三軸、六軸、九軸的集成化方向發(fā)展，未來(lái)甚至還有“9+1”的傳感器產(chǎn)品出現，集成化不僅解決了傳感器產(chǎn)品的尺寸問(wèn)題，同樣降低了芯片成本，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代MEMS傳感器的性能與功耗的權衡同樣重要。意法半導體(ST)執行副總裁兼模擬、MEMS和傳感器事業(yè)部總經(jīng)理Benedetto Vigna表示，基于不同應用領(lǐng)域將有更加多元化的傳感器產(chǎn)品出現，微執行器也許會(huì )成為傳感器的明天，少花錢(qián)多做事是我們的目標。

　　在現有市場(chǎng)下更多客戶(hù)關(guān)注的是價(jià)格，并不在乎MEMS產(chǎn)品的封裝形式、芯片性能等。華為技術(shù)傳感器應用實(shí)驗室首席專(zhuān)家丁險峰表示，“可穿戴領(lǐng)域，我們需要特殊應用、性能更好的傳感器產(chǎn)品，傳感器廠(chǎng)商不要一味的降低成本，要堅持創(chuàng )新，最終使我們的整機產(chǎn)品能夠打敗競爭對手。因此好的傳感器仍舊稀缺，我們渴望這樣的產(chǎn)品?！?br />

Bosch Sensortec：提供全方位產(chǎn)品解決方案

　　做為全球排名第一的MEMS傳感器供應商，Bosch Sensortec最大的優(yōu)勢是制造工藝。

　　目前，Bosch擁有慣性傳感器、環(huán)境傳感器、智能傳感器、聲學(xué)傳感器四類(lèi)產(chǎn)品，為客戶(hù)提供傳感器融合軟件以實(shí)現產(chǎn)品的最佳應用性能，提供標準操作系統/平臺的完整解決方案。Bosch Sensortec亞太區總裁Leopold Beer指出，未來(lái)傳感器將延伸至IoT解決方案的每個(gè)細分領(lǐng)域，Bosch Sensortec已經(jīng)為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展做好準備。

　　目前MEMS市場(chǎng)仍舊以智能手機為核心，全球3/4的智能機使用了Bosch Sensortec的傳感器。在手機領(lǐng)域，多軸傳感器是趨勢，目前三軸、四軸產(chǎn)品最受市場(chǎng)歡迎?？纱┐鞣矫?，人們曾以為2015年就應該可穿戴的天下，但是實(shí)行起來(lái)并不是很成功。問(wèn)題是你不能用同樣的器件既用在手機上，又用到可穿戴設備上，同時(shí)人們不希望身上帶有太多的設備?？纱┐鳜F在是剛開(kāi)始階段。為此。Bosch為可穿戴開(kāi)發(fā)了超小型傳感器。環(huán)境傳感器的應用將帶來(lái)更多新的應用市場(chǎng)，環(huán)境傳感器的快速創(chuàng )新，將為新應用帶來(lái)新的驅動(dòng)力，Bosch的BMP280、BME280和BME680等產(chǎn)品，幫助客戶(hù)實(shí)現自我量化、個(gè)性化控制和環(huán)境測量。

ST：We can do more with less

　　Benedetto Vigna對ST產(chǎn)品總結道，“We can do more with less!”

　　深耕MEMS 傳感器和執行器領(lǐng)域10年，ST擁有完整的產(chǎn)品組合，其產(chǎn)品覆蓋運動(dòng)傳感器、環(huán)境傳感器、麥克風(fēng)、觸控產(chǎn)品到執行器、低功耗模擬器件和射頻芯片等領(lǐng)域。

　　在MEMS運動(dòng)傳感器方面，MEMS運動(dòng)傳感器不斷創(chuàng )新，其銷(xiāo)量更是超過(guò)50億，發(fā)布業(yè)界領(lǐng)先的6軸傳感器。MEMS 麥克風(fēng)銷(xiāo)量超過(guò)5億件，市場(chǎng)份額從2012年不足2%增長(cháng)到2014年的10%。此外，壓力傳感器、紫外傳感器均都取得不錯的成績(jì)。

　　MEMS微執行器是能夠用較小的力使液態(tài)或固態(tài)微型物體運動(dòng)一小段距離的微型奇跡，采用不同的換能機制，將電能轉換成機械能輸出，引起機械結構發(fā)生位移或旋轉。目前ST MEMS微執行器有壓電式、靜電式、熱學(xué)和電磁等四個(gè)方向，可以應用在相機自動(dòng)對焦、打印頭、HUB抬頭顯示駕駛信息、投影擴大手機顯示、人機界面、穿戴式裝置、虛擬實(shí)境、3D打印、醫療監測等領(lǐng)域應用。

　　未來(lái)十年，ST MEMS傳感器產(chǎn)品將走入智慧城市、智能汽車(chē)、智慧家居、Smart Me醫療和Smart Me健身等各個(gè)領(lǐng)域。

飛思卡爾：傳感器數據分析是什么?

　　數據分析是研究原始數據的科學(xué)，旨在發(fā)現內在規律并形成結論。一些企業(yè)已經(jīng)根據消費者的購買(mǎi)歷史、網(wǎng)站瀏覽模式、閱讀清單以及電影喜好，采用數據分析，以便更好地了解消費者的需求，使公司更有針對性地為目標而努力。隨著(zhù)行業(yè)的不斷發(fā)展，分析可以而且應該應用于原始傳感器數據，這通常被稱(chēng)為傳感器數據分析。創(chuàng )建直觀(guān)的用戶(hù)界面已經(jīng)非常普遍，通過(guò)傳感器進(jìn)行導航或出于健康目的的用戶(hù)運動(dòng)追蹤，這些應用的用戶(hù)界面都非常直觀(guān)。然而，傳感器數據可提供的不僅僅是運動(dòng)監測，當采用算法來(lái)分析數據中的微妙變化時(shí)，可以挖掘出不同的信息層。例如，轉動(dòng)中的電機給出一個(gè)振動(dòng)信號，這個(gè)信號可由加速度傳感器記錄。當電機正常工作時(shí)，振動(dòng)隨著(zhù)給定的齒輪傳動(dòng)比圍繞一個(gè)窄幅頻率做運動(dòng)，頻域中的能量模式保持相對恒定。當電機磨損時(shí)，有缺陷的滾珠軸承或齒輪中的滑動(dòng)會(huì )導致電機以更寬的振動(dòng)頻譜劇烈振動(dòng)。通過(guò)檢測頻率組成的變化，分析傳感器數據，根據加速度傳感器歷史數據推導出電機健康狀況。借助這些信息，工廠(chǎng)管理人員能更有效地制訂預防性維護計劃。

　　傳感器數據分析的應用并不局限于預防性維護和預測。飛思卡爾的工程師正與關(guān)鍵客戶(hù)攜手合作，利用傳感器數據分析發(fā)掘潛藏在傳感器數據中的信息并以此獲利，同時(shí)創(chuàng )建新型智能電器。

InvenSense：在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的傳感器尋求新戰略

　　面臨物聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)，InvenSence先進(jìn)技術(shù)高級總監Peter Hartwell指出，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，更多機會(huì )將留給在傳感器尺寸、成本、功耗、制造能力等各方面做得好的廠(chǎng)商，少數供應商每年的出貨量可達到十億級別。傳感器“實(shí)時(shí)”感知世界，物聯(lián)網(wǎng)將云端互連，體現在應用層面上，便能夠幫助人們做出“實(shí)時(shí)”的決策。

　　同時(shí)他也分享了未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展戰略，“物聯(lián)網(wǎng)的性能與功耗往往是矛盾的，提高性能的同時(shí)要降低功耗，那是不可能的?？梢钥吹诫S著(zhù)集成度的提升，MEMS ASP(平均售價(jià))卻在急速下滑。要提升ASP，就要增加更多附加價(jià)值?！?Peter Hartwell表示，構建智能傳感器，需要以擴大的技能組合來(lái)提升價(jià)值，包括傳感器知識、系統知識以及大數據知識。

樓氏：未來(lái)更多的產(chǎn)品將通過(guò)語(yǔ)音控制

　　可穿戴設備開(kāi)創(chuàng )了電子設備互聯(lián)互通的新時(shí)代，并能前所未有地獲得海量的用戶(hù)和環(huán)境數據。盡管尚未有可穿戴設備實(shí)現大規模的普及，目前運動(dòng)跟蹤器和智能手表等腕帶設備是市場(chǎng)主流。

　　創(chuàng )新是可穿戴設備成功的關(guān)鍵。對軟硬件融合工藝的改進(jìn)能創(chuàng )造出體積更小、速度更快的腕帶設備。而更小巧、性能更好的零部件則為新產(chǎn)品帶來(lái)了更廣闊的市場(chǎng)前景。

　　未來(lái)的可穿戴設備將會(huì )圍繞用戶(hù)需求和物聯(lián)網(wǎng)兩大中心發(fā)展。因此可穿戴設備是否能與其他電子產(chǎn)品有效互動(dòng)、是否能控制環(huán)境、預測用戶(hù)需求并捕捉數據就顯得尤為重要。這些功能都能為用戶(hù)生活提供更大的便利。

　　在不久的將來(lái)，我們將看到更多通過(guò)語(yǔ)音控制而使操作更便捷的產(chǎn)品。它們可以自動(dòng)為您開(kāi)門(mén)、開(kāi)燈，調節您需要的房間溫度，并將電視調到您喜歡的節目。而您只需要在門(mén)口說(shuō)一聲“我回家了”，這一切就可輕松實(shí)現。

　　對于可穿戴產(chǎn)品等受到體積限制的設備而言，創(chuàng )新至關(guān)重要。這些產(chǎn)品的電路板尺寸非常小，這也就對零部件尺寸提出了嚴格的要求。

　　通過(guò)使用MEMS(微機電系統)麥克風(fēng)上的集成電路內置音頻總線(xiàn)(Inter-IC Sound或I2S)接口，電子產(chǎn)品制造商能使麥克風(fēng)直接與應用程序處理器或微控制器相連接。這項新技術(shù)可輕易與現有移動(dòng)設備結構的結合，并通過(guò)與信號處理器直接連接的方式簡(jiǎn)化系統集成。

　　今年早些時(shí)候，樓氏推出了最先進(jìn)的I2S MEMS麥克風(fēng)，用于可穿戴設備、遠程控制器、汽車(chē)以及智能家庭自動(dòng)化和安全設備等領(lǐng)域。該解決方案在尺寸和功耗方面擁有卓越的優(yōu)越性，與競爭產(chǎn)品相比，其封裝尺寸縮小了25%，耗電量降低40%。

　　樓氏開(kāi)發(fā)的這一智能音頻解決方案旨在滿(mǎn)足市場(chǎng)對更小巧、更高效設備日益增長(cháng)的需求，我們非常高興地看到該解決方案已被廣泛應用到可穿戴設備的參考設計中，并受到多家消費電子廠(chǎng)商青睞。