【導(dǎo)讀】博世傳感器（Bosch Sensortec）在前不久的慕尼黑上海電子展上發(fā)布了幾款傳感器新品，其中有一款顆粒物傳感器——據(jù)說達到了全球最小，市場同類產(chǎn)品比這顆傳感器大了450倍，還是挺讓人驚艷的。
借著博世發(fā)布的這幾款新品的契機，加上我們還特別在慕展上專訪了Bosch Sensortec全球戰(zhàn)略及市場負責人Sebastien Therond先生，我們來談?wù)凚osch Sensortec的市場布局，及消費類傳感器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。
Bosch Sensortec全球戰(zhàn)略及市場負責人 Sebastien Therond
博世MEMS傳感器是什么水平？
其實在Bosch Sensortec亞太區(qū)總裁王宏宇先生于媒體發(fā)布會呈現(xiàn)Bosch Sensortec當前的市場地位時，我們還是有些意外的。至少在消費電子和移動設(shè)備領(lǐng)域，Bosch Sensortec這兩年都超過了意法半導(dǎo)體和TDK，成為MEMS領(lǐng)域年度營收最高的企業(yè)——而且是從2019年往后就如此的。
其實從整個博世（Bosch）集團的財報，基本看不到Bosch Sensortec的信息，僅在業(yè)務(wù)板塊介紹的“Mobility Solutions”之下的汽車電子，能夠看到提及Bosch Sensortec GmbH。我們翻看了博世幾年的財報，Bosch Sensortec的財務(wù)核算應(yīng)該是放在了Mobility Solutions下面，而不是Consumer Goods中的。
這家公司，Bosch Sensortec所用的know-how主要來自汽車微系統(tǒng)技術(shù)，以此為基礎(chǔ)開發(fā)消費電子設(shè)備上的傳感器。這應(yīng)該就是該運營主體上級單位是汽車的原因。而Mobility Solutions就是博世旗下最大的盈利業(yè)務(wù)，，占到整個集團總營收的將近六成。
王宏宇在介紹中也提到了博世傳感器（Bosch Sensortec）是2005年成立的，“當時我們看到可以將車用技術(shù)應(yīng)用到消費類，也正是因為消費類MEMS市場的發(fā)展?！倍┦缹τ贛EMS傳感器的研發(fā)最初可以追溯到1995年，“當時比較核心的技術(shù)是深反應(yīng)離子刻蝕（Deep Reaction Ion Etching，也被業(yè)內(nèi)稱為Bosch process），這個工藝現(xiàn)在也被MEMS行業(yè)廣泛應(yīng)用。”
目前Bosch Sensortec提供的傳感器產(chǎn)品，主要包含有四類，分別是運動傳感器和智能傳感器系統(tǒng)、環(huán)境傳感器、聲學(xué)微系統(tǒng)、顯示解決方案。應(yīng)用到包括智能手機、耳穿戴設(shè)備（所謂的hearables）、可穿戴設(shè)備、AR/VR眼鏡及頭盔、筆記本和平板電腦、機器人與無人機、游戲和電視，以及物聯(lián)網(wǎng)/白色家電/智能家居。
Sebastien說，Bosch Sensortec目前最強的是運動傳感器（motion sensor），包括慣性傳感器、壓力傳感器（尤其liquid resistant-防液體壓力傳感器）；另外，“我們在氣體傳感方面也很強”。
“聲學(xué)對我們而言是個新的領(lǐng)域”——Bosch去年收購了MEMS揚聲器廠商Arioso Systems，這對Bosch而言，應(yīng)該是非常重要的一步——“我們通過收購獲得了很棒的技術(shù)，產(chǎn)品現(xiàn)在還沒有上市”，Sebastien在采訪中反復(fù)提到了MEMS揚聲器產(chǎn)品，言及Arioso的技術(shù)很獨特，在傳感器尺寸、功耗方面很出色，未來大概可以期待一下；此外，王宏宇還提到“顯示解決方案”“正在構(gòu)建”，主要是應(yīng)用到VR市場上。
“在MEMS行業(yè)里，可能博世是唯一一家在消費類和汽車市場表現(xiàn)都很好的企業(yè)——正是因為我們有這兩個領(lǐng)域的市場經(jīng)驗，可以形成互補?！蓖鹾暧钫f。
“這包含兩方面。其一，我們在不同的垂直領(lǐng)域與客戶廣泛合作，將我們的解決方案帶到市場，基于我們的傳感器和不同使用場景去適配?！盨ebastien在談到不同領(lǐng)域的傳感器相互借鑒時說，“博世的其他業(yè)務(wù)部門也在使用我們的傳感器。尤其是消費和汽車業(yè)務(wù)之間，我們在傳感器方面有很深入的合作?！?/p>
“原本針對汽車安全相關(guān)的系統(tǒng)，如氣囊、ABS、ESP等，我們開發(fā)了MEMS傳感器。而2005年Bosch Sensortec的成立就是為了將技術(shù)帶到消費市場。此后消費市場發(fā)展迅猛，有時我們會反過來把消費領(lǐng)域的創(chuàng)新帶到汽車上。所以博世能夠從不同市場中受益，這也幫助我們Bosch Sensortec進一步提升產(chǎn)品，并應(yīng)用到不同的用例上?！盨ebastien說。
王宏宇也談到：“底層MEMS設(shè)計、工藝、生產(chǎn)，這個團隊是同一個團隊”，“基礎(chǔ)技術(shù)、生產(chǎn)工藝是共用的；汽車和消費類傳感器是不分開的”?！跋M類產(chǎn)品可以給汽車貢獻的是量”，比如手機出貨量相較汽車是高出很多的，“這些量回饋到技術(shù)的完善和提高”，“包括晶圓廠的運營質(zhì)量，和量都有很大的關(guān)系”。
后期消費類MEMS傳感器開始“反哺”汽車領(lǐng)域，比如基于消費市場更早出現(xiàn)高集成度的趨勢，“汽車也有這樣的趨勢，就像以前只有兩軸陀螺儀，現(xiàn)在自動駕駛需要六軸傳感器——這些我們已經(jīng)在消費產(chǎn)品中做好了準備”；另外還有汽車不同的電子元器件越來越有低功耗需求，“我們在消費類產(chǎn)品上已經(jīng)積累了很多低功耗設(shè)計的經(jīng)驗?！?/p>
所以Sebastien總結(jié)Bosch在消費電子與移動設(shè)備領(lǐng)域MEMS市場成為第一有兩個要素，其一是同時立足于消費與汽車市場，我們“在兩個不同的市場都有很好的理解，都能做出創(chuàng)新”；其次則在于“和競爭對手相比，Bosch Sensortec專注在傳感器上，而不在其他類別的產(chǎn)品上”，“這是我們的核心能力”，則“在傳感器層級，我們能夠真正理解所有客戶的使用場景”，因此也就能夠“持續(xù)提升性能、縮減尺寸與功耗，提供更好的解決方案”。
從新產(chǎn)品談MEMS傳感器的發(fā)展趨勢
王宏宇在發(fā)布會答記者問環(huán)節(jié)提到了傳感器發(fā)展的三大趨勢，更高的集成度、尺寸變小、走向低功耗。這幾點聽起來還是十分理所應(yīng)當；我們認為，大概還可以加上AI或智能——不過這可能也是走向更高集成度或低功耗的表現(xiàn)。這次發(fā)布的幾款傳感器產(chǎn)品，多少也能夠體現(xiàn)這幾個趨勢。
4款新品中最吸引我們目光的是在博世宣傳中、比競品小450倍的BMV080顆粒物傳感器，博世稱其為“全球最小的顆粒物傳感器”。這類傳感器的主要作用是空氣質(zhì)量檢測，如測量PM2.5；所以應(yīng)用場景涵蓋了空氣凈化器、智能溫控器等。Sebastien說，由于其尺寸格外小，所以就可以用到可穿戴設(shè)備里，比如說智能眼鏡——用于本地檢測空氣質(zhì)量，給用戶提供信息，了解周遭環(huán)境情況。
有關(guān)尺寸做小，Sebastien解釋說主要是因為這款傳感器采用了光學(xué)方法，“傳感器內(nèi)部有兩個二極管，一個發(fā)射激光，另一個檢測顆粒物的反射；如此就能測量顆粒物濃度”；用光學(xué)組件也就避免了傳統(tǒng)方法的大尺寸。因此BMV080傳感器的結(jié)構(gòu)中沒有風(fēng)扇，也就不會產(chǎn)生噪音；無風(fēng)扇也就沒有積塵，故免維護，測量精度長時間保持同一水準。
據(jù)說這種采用光學(xué)檢測方法的無風(fēng)扇設(shè)計在整個行業(yè)里是“獨一無二”的；而且博世的宣傳資料中也強調(diào)其“高性能”，有著精準的測量水平。猜測這顆傳感器的成本應(yīng)該會比傳統(tǒng)方案更高，Sebastien提到未來基于產(chǎn)品用量的增加，成本會對應(yīng)得向現(xiàn)有技術(shù)看齊；而且“考慮設(shè)備整體成本，小尺寸是有利于節(jié)省潛在材料成本的，所以我們認為還是很有吸引力”。
而這次發(fā)布的“可編程AI傳感器BHI360/BHI380”則應(yīng)該是能夠體現(xiàn)“低功耗”和“更高集成度”趨勢的傳感器。這款新品本身是IMU——慣性傳感器，或者叫運動傳感器；這里“可編程”與“AI”主要體現(xiàn)在其中集成了“一顆較小的微控制器”，“在傳感器上就能處理數(shù)據(jù)”，因此能減少系統(tǒng)功耗。
Sebastien認為，為傳感器加入數(shù)據(jù)處理和AI能力，“第一能降低功耗”，“因為不需要去調(diào)用功耗更高的AP”；“第二在數(shù)據(jù)隱私方面有很大優(yōu)勢，因為不需要和云做交互”；此外，“用AI去識別特定的信號，提升了傳感器的數(shù)據(jù)質(zhì)量，甚至讓傳感器在應(yīng)用中的角色變得更重要”；最后，在傳感器融合（sensor fusion）的趨勢下，不同傳感器信號借助于邊緣AI，開拓了全新的應(yīng)用場景。
有關(guān)“AI”在這顆傳感器上的具體應(yīng)用，Sebastien舉了識別運動類型、行為方式、特定姿勢的例子，即模型在學(xué)習(xí)某種特定的運動模式以后，就能做出識別。“比如肱二頭肌訓(xùn)練”，“可穿戴設(shè)備因此就能給用戶提供更有價值、有關(guān)訓(xùn)練類型的信息”。
在這顆傳感器的開發(fā)上，博世會向客戶提供AI模型——應(yīng)當是個預(yù)訓(xùn)練模型。基于博世提供的“自學(xué)習(xí)AI算法”，“我們把模型基礎(chǔ)先做好，交給客戶，客戶可以根據(jù)自己的需要做二次開發(fā)，傳感器則在某種程度上提升了智能性?！蓖鹾暧钫劦?。
這兩款傳感器的應(yīng)用范圍涵蓋耳穿戴設(shè)備、可穿戴設(shè)備、智能手機、平板、智能家居等；Sebastien概括其特性在尺寸小、功耗低。在更具體的應(yīng)用上，比如空間音頻的頭部定位——這也是我們與Sebastien對話中，他提到TWS耳機接下來的發(fā)展方向；還有前文提到的姿勢檢測、運動識別等。
還有兩款新發(fā)布的傳感器，分別是防水壓力傳感器BMP585和基于隧道磁阻的磁力計BMM350。
如Sebastien所說，壓力傳感器是Bosch Sensortec的強項，BMP585這類產(chǎn)品不止是防水，還能防包括某些腐蝕性液體；超低功耗、精度高——可在水下精準檢測厘米級高度變化。王宏宇在發(fā)布會上談到，這款產(chǎn)品“可以用于非常精準的導(dǎo)航”，另外還有測量身體位置變化，“比如俯臥撐、引體向上——身體在動的時候，傳感器可以測出壓力差”，也就實現(xiàn)了更好的身體跟蹤，可應(yīng)用于運動健康。
而BMM350磁力計的特點是“非常小”，封裝尺寸在1.28x1.28x0.6mm，不僅適用于電動車、兩輪車，也可用于可穿戴、耳穿戴設(shè)備，包括VR眼鏡等應(yīng)用。王宏宇介紹說BMM350在經(jīng)過重新設(shè)計以后，特定場景下功耗降到了過去的1/20；另外它在噪聲方面有優(yōu)勢，相較BMM150性能提高近70%，噪聲降到1/3，靈敏度提升將近4倍。將其用于AR/VR頭戴設(shè)備的頭部定位、追蹤，基于系統(tǒng)更低的延遲，就能顯著降低可能存在的眩暈感。
博世的中國市場和未來
上述四款產(chǎn)品大致上，應(yīng)該能夠佐證博世眼中MEMS傳感器的發(fā)展趨勢。在這些趨勢和市場需求的帶動下，即便當下正處在消費電子市場的低谷，Sebastien也仍舊認為今年下半年開始，市場已經(jīng)釋放出恢復(fù)的信號；加上社會數(shù)字化、可持續(xù)發(fā)展與低碳大趨勢，以及IoT、自動駕駛等在內(nèi)的市場熱點，“這些都會驅(qū)動傳感器中長期的市場需求”。
Sebastien給出的數(shù)據(jù)是，根據(jù)研究機構(gòu)預(yù)測，預(yù)計到2027年，全球AIoT市場規(guī)模達到837億美元，從統(tǒng)計年份到2027年的CAGR將近40%。近些年，博世2018年開始建設(shè)德雷斯頓（Dresden）的12寸晶圓廠以后，2022年又開始擴建羅伊特林根（Reutlingen）的晶圓廠；另外自本世紀初開始相繼在哈特萬（Hatvan）、羅伊特林根、蘇州、檳城建立成品測試中心，都表現(xiàn)出對于行業(yè)未來的信心。
而中國市場，“在未來智能設(shè)備發(fā)展上會扮演非常重要的角色”。Sebastien援引了國際電子商情的預(yù)測數(shù)據(jù)，中國當前已經(jīng)是全球最大的智能家居市場消費國。雖然我們不清楚中國市場當前在Bosch Sensortec營收的占比是多少，不過從整個博世集團的角度來看，財報列出了中國區(qū)的營收：2022年博世集團882.01億歐元，中國區(qū)的銷售額達到175.80億歐元，僅次于博世德國本土銷售額。
王宏宇說，2022年博世在中國的研發(fā)費用達到了100億元人民幣，過去10年的累計投資是500億元。這還是比較能夠說明博世對中國市場的態(tài)度的——當然這個數(shù)字應(yīng)當不僅限于消費類傳感器產(chǎn)品?！皣鴥?nèi)幾個大品類的廠家，都是我們常年的合作伙伴，未來合作還會繼續(xù)加強?！蓖鹾暧钫f，“除了主芯片廠，我們也和更多生態(tài)伙伴開展深入合作，把AIoT市場做大、做強。”典型的合作像是和潤和軟件共同打造的DAYU200開發(fā)板。
Sebastien在列舉傳感器應(yīng)用場景的例子時提到和國內(nèi)智能鞋公司“微隊”合作推出搭載BMI270慣性傳感器的足球鞋套件，用于記錄運動員踢球的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，以做更進一步的分析。“對于理解各種未來的IoT新型應(yīng)用場景，中國是很關(guān)鍵的市場?！盨ebastien說，“我上次來中國是2018年，這次過來才幾天就看到很多東西都不一樣了?！薄皩ξ覀儊碚f，理解這些改變，以及用戶的需要，市場上又有了什么樣的新方案，這都非常重要。”
“這是個巨大的市場”，“我們相信這個市場長期對傳感器解決方案仍然有著巨大需求。所以我們期望和中國客戶走得更近，與中國的合作伙伴共同擴展AIoT生態(tài)系統(tǒng)。因為我們相信，支持中國的發(fā)展，并且能夠成為創(chuàng)新的組成部分、給中國市場帶來所需的解決方案，這會是最佳方式?！?/p>
本文轉(zhuǎn)載自電子工程專輯，作者黃燁鋒
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