【導(dǎo)讀】從最近在法國格勒諾布爾市(Grenoble)舉行的歐洲MEMS與傳感器高峰會(European MEMS & Sensors Summit)明顯可以看到,傳感器變得越來越復(fù)雜、精巧且極其智慧化,并持續(xù)普及于現(xiàn)代生活的各個領(lǐng)域。隨著傳感器不斷收集龐大的數(shù)據(jù),以便讓車輛實現(xiàn)自動化、城市和工廠變得更加智慧,我們看到許多關(guān)于傳感器融合、邊緣人工智能(AI)的需求和數(shù)據(jù)隱私問題,以及越來越多結(jié)合生物傳感器的醫(yī)療應(yīng)用。
參與這項盛會的主講人和與會者熱烈討論目前在歐洲發(fā)展中的強大傳感器生態(tài)系統(tǒng)。例如我們最近報導(dǎo)一個聯(lián)盟正在開發(fā)用于檢測氣體泄漏的中紅外線光子IC;英國研究人員設(shè)計出可配對手持CMOS傳感器與Android移動App的設(shè)備,能以低成本簡易測量慢性心臟病或前列腺癌。今年初,我們還報導(dǎo)了Oura Health,它將PPG傳感器封裝在指環(huán)中以測量各種心率參數(shù);而Oticon則在其助聽器產(chǎn)品中整合傳感器和處理能力,擴展助聽以外的其他功能。
在今年的高峰會上,博世(Bosch Sensortec)、英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)和意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics;ST)等業(yè)界主導(dǎo)企業(yè)均強調(diào)其多樣化傳感器解決方案適用于從可穿戴技術(shù)到自動駕駛車等各種應(yīng)用,其技術(shù)展示并為MirSense、IRLYNX、Xenomatix和Tusk IC等開發(fā)傳感器技術(shù)的創(chuàng)新型或新興公司提供了一個平臺。
ST總裁兼首席執(zhí)行官Jean-Marc Chery在開幕發(fā)表主題演講,他提到歐洲雖然未能在下一代通訊領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位,但“在為智慧自主性、智能卡車、智慧城市、智慧工廠與醫(yī)保健領(lǐng)域連接500-600億臺設(shè)備方面,我們可望打一場勝仗。”
顯然地,這一部份與ST聚焦于核心的汽車和工業(yè)市場有關(guān),但也反映了這樣一個事實——歐洲在為這些垂直產(chǎn)業(yè)的許多建構(gòu)模塊進行研發(fā)方面,仍然扮演關(guān)鍵角色。
這場年度會議實際上分為兩部份:一部份討論MEMS和傳感器,另一部份則著重于影像傳感器。但從最終意圖和目標來看,它是一場關(guān)于傳感器的會議,而傳感器融合的關(guān)鍵在于強調(diào)系統(tǒng)不僅取決于一個傳感器,而是必須依賴多個傳感器輸入。無論是自動駕駛車、智能城市、未來工廠還是醫(yī)療保健,傳感器子系統(tǒng)通常包含來自不同來源的多種傳感器類型——測量溫度、壓力、接近度和位置等參數(shù),以及各種化學(xué)物質(zhì)和氣體,以實現(xiàn)用于追蹤、解釋和反饋相關(guān)信息的閉路系統(tǒng)。
這一點在汽車產(chǎn)業(yè)中最為明顯,它必須同時部署視覺、雷達和其他傳感器的組合,才有助于開發(fā)人員向用戶確保車輛在自動駕駛模式下能安全駕駛。
恩智浦資深副總裁兼電子事業(yè)部首席技術(shù)官Lars Reger表示,傳感器在自動駕駛車中占據(jù)最主要的半導(dǎo)體價值,而且,為了絕對保障安全,視覺和雷達成像傳感器的組合,為駕駛?cè)颂峁┝烁蟮男判摹?/div>
雷諾汽車(Renault)先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛(AD)系統(tǒng)工程主管Luc Bourgeois也談到了使用包括car-to-X、雷達、光雷、相機和聲納的互補傳感器技術(shù)之需求。他強調(diào)了傳感器融合在建構(gòu)以數(shù)字呈現(xiàn)感知世界的作用,不僅有助于更加掌握,并進一步做出決策以及分析風(fēng)險,特別是大數(shù)據(jù)(big data)和人工智能(AI)在實現(xiàn)這一目標的作用。
盡管推動了全自動駕駛車輛的發(fā)展,但也必須考慮現(xiàn)實面。Grenoble市政委員會副主席Claus Habfast在發(fā)表智能城市的簡報時表示,多年來,歐洲有許多城市的車輛一直無法實現(xiàn)完全自動駕駛。他說,智能移動性(smart mobility)是每一座智慧城市策略的關(guān)鍵要素。無人駕駛車或是連網(wǎng)的自動駕駛車(CAV)都必須仰賴與其他車輛的無縫通訊,以及傳感器和進行數(shù)據(jù)處理的外部基礎(chǔ)設(shè)施。
但是,他說:“這個值得信賴的CAV基礎(chǔ)設(shè)施尚未到位。必須要有人進行部署與操作,并從CAV的所有者和/或使用者那里取得投資報酬。現(xiàn)在還沒有人能指出誰將在城市中負責(zé)這個問題,也不知道如何產(chǎn)生收入和分配。”他并補充說:“當CAV必須與普通車輛并存時,最終如果不是發(fā)展成為奢華車輛,就是只會讓交通和塞車情況更加惡化。”盡管如此,他認為,歐洲由于擁有廣泛的大眾運輸客戶基礎(chǔ),城市當局已準備好在發(fā)展CAV基礎(chǔ)設(shè)施方面發(fā)揮主導(dǎo)作用。
Apple創(chuàng)造/扼殺指紋傳感器市場?
幾年前,我曾經(jīng)開著一臺Tesla在加州Lawrence Expressway高速公路上兜風(fēng)(這臺車是向NetSpeed Systems首席執(zhí)行官Sundari Mitra借來的,她最近剛剛把公司賣給了英特爾),就像其他人一樣,我當時覺得這臺車就像是“裝了4 輪的iPhone”(iPhone on wheels)一樣拉風(fēng)。
時間快轉(zhuǎn)到現(xiàn)在以及展望未來,市場咨詢公司Roland Berger合伙人Michael Alexander指出,消費者對于這種以智能型手機般人機接口實現(xiàn)個人信息娛樂與服務(wù)的期待,不但持續(xù)推動著傳感器的需求,同時也為車輛與消費性電子創(chuàng)造了一種平臺的融合。加上越來越多的識別、安全性、數(shù)據(jù)整合和分析等傳感器需求浮現(xiàn),一個連接智能設(shè)備與IoT平臺的通用生態(tài)系統(tǒng),將能進一步調(diào)整并部署于多個產(chǎn)業(yè)——例如汽車、金融服務(wù)以及保健或醫(yī)療應(yīng)用等。
IHS Markit的MEMS和傳感器首席分析師Manuel Tagliavini描述蘋果公司(Apple)如何在2013年至2017年的短短4年間創(chuàng)造出指紋傳感器市場后又扼殺掉這一市場。他說,iPhone X的效應(yīng)將會在2021年以前消滅掉市場上超過9億套指紋傳感器。該公司預(yù)測,隨著屏幕尺寸增加,指紋傳感器將逐步被整并至顯示器中,例如Vivo等中國OEM正積極采用屏幕下指紋(display fingerprint)感測技術(shù)。
在光傳感器市場,飛行時間(ToF)傳感器將占主導(dǎo)地位,其中,ST擁有大部份的市占率,而Apple則將ToF傳感器用于取代部檢測的IR傳感器——Apple的這一用途是iPhone X上昂貴的客制組件。Apple iPhone X使用了ToF與TrueDepth相機的近紅外線(NIR)泛光感應(yīng)組件組合,并應(yīng)用于臉部識別。除了Apple,他表示其他手機OEM如三星(Samsung)、華為(Huawei)、Oppo、Vivo和小米(Xiaomi)據(jù)稱也正致力于開發(fā)類似的FaceID系統(tǒng),但采用的是標準ToF組件或低成本的多數(shù)組ToF。
根據(jù)Yole Développement資深分析師Eric Mounier,由于智慧汽車、手機、5G和工業(yè)4.0帶來深遠的影響力,幾種電子產(chǎn)業(yè)大勢正推動著MEMS 傳感器市場進展。
Mounier并預(yù)測MEMS傳感器接下來的發(fā)展趨勢,例如用于醫(yī)療保健和診斷的可攝取型傳感器。
這場年度高峰會的另一重點是,隨著傳感器技術(shù)不斷努力滿足由消費者和終端用戶帶動的成本與微型化需求,如今,就像更廣泛的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一樣,這一技術(shù)正迅速演進中。
盡管智能移動性持續(xù)推動著預(yù)計在2023年達到1千億美元的MEMS與傳感器市場,但從醫(yī)療保健到工業(yè)市場的各種“消費型”傳感器方面還有更多工作尚待完成。顯然地,傳感器融合或使用多種類型的傳感器將更進一步成為常態(tài),尤其是創(chuàng)造高精度的數(shù)字環(huán)境。為此,傳感器本身還將嵌入更多的處理和智慧。
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