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万物互联时代传感器不可或缺 智能化集成化趋势越发明显

日期:2016-08-31 标签:电子 元器件 来源:网络

2015-2016年电子行业很多领域开始了产业升级期或者是蓄势待发,工业4.0,物联网,车联网成为热门的话题,也将带动各个领域的需求和技术进步。总的来说这些领域的发展将极大推动对半导体在更高集成度,低功耗,高性能,高可靠性等方面的新要求;ADI亚洲区行业市场总监周文胜在接受本刊采访时表示,就产品类型而言,我们相信新型传感器以及通信器件会有很大的机会。另外,由于整个产业链的复杂度越来越高,半导体厂家除了提升芯片技术本身,同样重要的还有加强对系统的理解和支持乃至提供完整的方案。

  传感器是实现自动检测和自动控制不可或缺的重要组成部分。最为常见的消费类电子产品如智能手机,目前已经越来越多的手机采用了多种传感器,例如苹果手机,目前它已经采用了多颗MEMS传感器(其中MEMS麦克风就有四颗)。而无人机中,MEMS陀螺仪更是被广泛采用,甚至将会成为无人机的标配。在物联网领域,物联网的发展已经对传感器产生了一种“依赖”。


  MEMS麦克风集成额外功能成市场需求

  在智能手机中,应用最多的传感器莫过于MEMS麦克风以及MEMS陀螺仪。据市场调研机构IHS报道,未来几年,虽然MEMS麦克风市场的增长速度会有所放缓,但仍将在未来5年内保持18%的年复合成长率(CAGR),并将在2017年达到13.7亿美元的产值。

  对于MEMS麦克风而言,智能手机市场为其主要推动力。智能手机这些移动设备主要通过采用MEMS麦克风来消除环境的噪声,从而为设备提供高解析的音讯品质。尽管在未来几年中,物联网医疗及可穿戴设备会成为MEMS麦克风新的应用场景,但是最主要的MEMS麦克风采购依然来自于智能手机和平板电脑等供应商。

  从性能方面来说,MEMS麦克风同质化的现象日趋严重。在Vesper首席执行官Matt Crowley看来,出现这种现象的原因主要在于所有的MEMS麦克风都是电容式的,且使用的都是相同的基本技术原理,因此造成具有相同技术的企业很难进行竞争,进而导致没有哪家企业具有独特的优势。而且,一些仅仅封装与测试麦克风的企业均从相同的供应商处购买MEMS芯片,这也致使无法定义特定的产品。由于它们直接使用相同的技术和供应商,因此很难实现差异化。

  简而言之,MEMS麦克风依托智能手机市场,以及在物联网医疗设备、可穿戴设备的辅助之下,将实现飞速发展。同时,诺大的市场需求,致使同质化现象在所难免,因此MEMS麦克风厂商纷纷通过在自家MEMS麦克风上集成额外功能以增强卖点,集成化趋势已经十分明显。毫无疑问,MEMS麦克风未来的市场需求量势必还将进一步扩大,尤其是在智能手机领域。


  三大领域力促MEMS陀螺仪向前发展

  MEMS陀螺仪是常见的一种传感器,其具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高及测量范围大等优势。目前,最为常见的MEMS陀螺仪就是应用到无人机、智能手机、汽车及物联网等领域。

  消费级无人机市场的爆发,使得该领域成为MEMS陀螺仪新的应用场所,因为采用MEMS陀螺仪使得无人机的飞控系统更为优异出色。尽管如此,但由于每种传感器都有自身的局限,以及受到设计和工艺等原因的影响,导致MEMS陀螺仪的输出值并非十分精准,因此MEMS陀螺仪需与其他传感器集成组合使用,通过其他传感器对MEMS陀螺仪的输出值进行校正,以达到精准的表述无人机的飞行姿态的效果。

  除了在无人机市场之外,智能手机市场同样是MEMS陀螺仪的一大应用场所。MEMS陀螺仪让智能手机等便携设备能够增加很多令人惊喜的特色功能,其中包括提高相机性能的图像稳定功能,比如说增加了更多功能并提高易用性的用户界面以及令人满意的游戏娱乐功能。此外,MEMS陀螺仪还将用于需要高灵敏度、低噪声、低漂移的航位推测和GPS辅助导航。

  此外,新兴的机器人市场也对MEMS陀螺仪的需求量很大,因为MEMS陀螺仪可为机器人提供反馈监测机制,同时,MEMS陀螺仪为改善导航系统方向估算和总体精度提供了经济高效的方法。简而言之,随着MEMS陀螺仪持续改善噪声、稳定性和精度指标,精度和控制水平将不断提高,从而可为自主机器人平台继续拓展新的市场。

  从MEMS陀螺仪本身来看,随着智能手机、无人机、机器人、物联网、汽车等领域对MEMS陀螺仪的需求的进一步扩大,促使了MEMS陀螺的快速发展。当然,市场的需求也对MEMS陀螺仪的性能提出了新的要求和标准。那就是尺寸将更小,精确度更高,集成化趋势已成市场需求,例如MEMS工艺与CMOS工艺的集成或融合,此外,功耗还将进一步降低,低功耗一直以来是消费类电子产品的要求。从当前市场对MEMS陀螺仪的应用情况判断,到了2016年,想必将会有更多的领域采用MEMS陀螺仪。


  物联网发展严重“依赖”传感器 亟待传感器做出技术突破

  值得一提的是传感器在物联网的应用,对于物联网而言,各种传感器的重要性不言而喻。近些年来,物联网的发展虽然取得了有目共睹的成就,但是整体而言,物联网距离“爆发”尚且还有一段路程,在此过程中,还将面临诸多的困难,有不少的权威机构表示,物联网想要爆发至少还将再过五年。更为重要的是,还有言论称,物联网想要取得突破性的发展,还得依靠传感器。

  虽然物联网等新兴领域的崛起为传感器带来了新的应用市场,在很大的程度上推动了传感器产业链的发展,尽管如此,但是物联网的发展也对传感器的发展提出了新的要求,带来了新的挑战。其中非常重要的传感器是基于MEMS技术的MEMS传感器。简而言之,物联网的市场的确很大,广阔的市场的确可以推动MEMS产业链的发展,但是,物联网的发展却又反过来受限于MEMS传感器。

  总的来说,诸如物联网等新兴应用市场在一定的程度上推动了MEMS传感器的发展,但是MEMS传感器有限的性能也限制了物联网的发展,转而限制了自身的应用市场,因此,MEMS传感器如果要在物联网市场爆发的话,则需要突破如MEMS传感器等产品的相关技术。

  对于传感器本身而言,在博世大中华区业务拓展及市场总监严更真看来,传感器的分化趋势越发明显,他表示:“在2016年及未来,客户对传感器的需求会分化。有一批关键客户将逐渐走出只追求价格不追求性能的模式,转而特别强调传感器的指标以支持新型应用的开发与用户体验。博世将在传感器智能化、低功耗、高性能方面继续引领市场。”

  ADI的市场总监周文胜表示,低功耗传感器是未来企业要坚持不懈的创新点,以ADI传感器产品为例,微功耗三轴MEMS加速度计ADXL362其超低功耗的性能可以帮助某些可穿戴产品实现一个月甚至是一年的待机时间,而且具有唤醒模式,是智能手机、可穿戴医疗设备以及其它物联网应用的理想传感器。而24位Σ-Δ型ADC AD7124不只是低功耗、低噪声的完整模拟前端,它还集成了丰富的诊断功能,为工业自动化升级的大数据实现提供了信号处理技术的支持。而基于业界领先的低功耗Blackfin处理器ADSP-BF707以及专门优化的软件库的低成本、低功耗成像平台(BLIP),为智能运动检测、人数统计、车辆检测和人脸检测等新型应用提供了短上市周期的开箱即用的开发平台。

  综合以上所述,不难发现,传感器在万物互联时代变得越来越重要。其中基于MEMS技术的传感器更是成为重点中的重点。在2015年,我们已经看到了很多新兴领域采用了传感器,此外,部分产品采用传感器的数量也正逐步增加,如智能手机、物联网、无人机、医疗设备、可穿戴设备等,这些应用场景对传感器的需求无疑促进了传感器市场的发展,与此同时,随着这些领域的进一步发展,以及市场正走向成熟,致使当前的传感器也必须实现创新以满足市场需求。整体而言,今后的传感器在尺寸方面将会做的更小,功耗也将有所降低,同时还将实现智能化以及集成化!


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