【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(huì)(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(gè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(xiàng)盛會(huì)的主講人和與會(huì)者熱烈討論目前在歐洲發(fā)展中的強(qiáng)大傳感器生態(tài)系統(tǒng)。例如我們最近報(bào)導(dǎo)一個(gè)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(jì)出可配對(duì)手持CMOS傳感器與Android移動(dòng)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(bào)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(kuò)展助聽以外的其他功能。
在今年的高峰會(huì)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(qiáng)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(dòng)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(gè)平臺(tái)。
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(tái)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(gè)事實(shí)——歐洲在為這些垂直產(chǎn)業(yè)的許多建構(gòu)模塊進(jìn)行研發(fā)方面，仍然扮演關(guān)鍵角色。
這場年度會(huì)議實(shí)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(biāo)來看，它是一場關(guān)于傳感器的會(huì)議，而傳感器融合的關(guān)鍵在于強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)不僅取決于一個(gè)傳感器，而是必須依賴多個(gè)傳感器輸入。無論是自動(dòng)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(shí)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(diǎn)在汽車產(chǎn)業(yè)中最為明顯，它必須同時(shí)部署視覺、雷達(dá)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(dòng)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(dòng)駕駛車中占據(jù)最主要的半導(dǎo)體價(jià)值，而且，為了絕對(duì)保障安全，視覺和雷達(dá)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(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)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(dá)、光雷、相機(jī)和聲納的互補(bǔ)傳感器技術(shù)之需求。他強(qiáng)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(jìn)一步做出決策以及分析風(fēng)險(xiǎn)，特別是大數(shù)據(jù)(big data)和人工智能(AI)在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的作用。
盡管推動(dòng)了全自動(dòng)駕駛車輛的發(fā)展，但也必須考慮現(xiàn)實(shí)面。Grenoble市政委員會(huì)副主席Claus Habfast在發(fā)表智能城市的簡報(bào)時(shí)表示，多年來，歐洲有許多城市的車輛一直無法實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛。他說，智能移動(dòng)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(dòng)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理的外部基礎(chǔ)設(shè)施。
但是，他說：“這個(gè)值得信賴的CAV基礎(chǔ)設(shè)施尚未到位。必須要有人進(jìn)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(bào)酬。現(xiàn)在還沒有人能指出誰將在城市中負(fù)責(zé)這個(gè)問題，也不知道如何產(chǎn)生收入和分配。”他并補(bǔ)充說：“當(dāng)CAV必須與普通車輛并存時(shí)，最終如果不是發(fā)展成為奢華車輛，就是只會(huì)讓交通和塞車情況更加惡化。”盡管如此，他認(rèn)為，歐洲由于擁有廣泛的大眾運(yùn)輸客戶基礎(chǔ)，城市當(dāng)局已準(zhǔn)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(tái)Tesla在加州Lawrence Expressway高速公路上兜風(fēng)(這臺(tái)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(dāng)時(shí)覺得這臺(tái)車就像是“裝了4 輪的iPhone”(iPhone on wheels)一樣拉風(fēng)。
時(shí)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(fèi)者對(duì)于這種以智能型手機(jī)般人機(jī)接口實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息娛樂與服務(wù)的期待，不但持續(xù)推動(dòng)著傳感器的需求，同時(shí)也為車輛與消費(fèi)性電子創(chuàng)造了一種平臺(tái)的融合。加上越來越多的識(shí)別、安全性、數(shù)據(jù)整合和分析等傳感器需求浮現(xiàn)，一個(gè)連接智能設(shè)備與IoT平臺(tái)的通用生態(tài)系統(tǒng)，將能進(jìn)一步調(diào)整并部署于多個(gè)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(huì)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(shí)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(jī)的近紅外線(NIR)泛光感應(yīng)組件組合，并應(yīng)用于臉部識(shí)別。除了Apple，他表示其他手機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)、5G和工業(yè)4.0帶來深遠(yuǎn)的影響力，幾種電子產(chǎn)業(yè)大勢正推動(dòng)著MEMS 傳感器市場進(jìn)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(huì)的另一重點(diǎn)是，隨著傳感器技術(shù)不斷努力滿足由消費(fèi)者和終端用戶帶動(dòng)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(jìn)中。
盡管智能移動(dòng)性持續(xù)推動(dòng)著預(yù)計(jì)在2023年達(dá)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(fèi)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(jìn)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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