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意法半導體解讀2019年傳感器市場發展趨勢及藍圖

2019-03-29來源: EEWORLD 關鍵字:意法半導體  傳感器  ST  MEMS

“對硅基傳感器的需求在各種應用中繼續保持著快速增長。在汽車中,它們是自動駕駛汽車導航和安全的關鍵。在工業應用中,它們用于監視和跟蹤各種資產。而在個人電子產品中,它們可以提供出色的用戶體驗。”近日,意法半導體ST)模擬、MEMS及傳感器事業部副總裁、MEMS傳感器產品部總經理Andrea Onetti在MSIG人工智能與物聯網論壇2019上表示。


Onetti認為:隨著智能的需求,會有越來越多的數據產生。很多公司都把數據作為財富,而要真正拿到數據首先要采集到數據,同時采集到越高質量的數據。在節點端就通過高精度的傳感器實現高質量的數據采集,更高質量的數據意味著更好的AI輸入,用于更少的數據處理需求。傳感器的精度可以通過校準程序來實現,該步驟可以使各個組件合格以滿足不同應用的需要。技術的不斷發展為這些校準程序的時間和成本的突破性降低提供了可能性,與使用不同技術制造的類似傳感器組件相比,它們對整個系統更加經濟實惠。


在同期的媒體發布會上,Onetti與意法半導體AMS部門亞太區資深總監吳衛東以ST的MEMS產品特性、市場策略、開發等多角度闡述了ST及整個MEMS傳感器的未來發展方向。


左為意法半導體模擬、MEMS及傳感器事業部(AMS部門)副總裁、MEMS傳感器產品部總經理Andrea Onetti,右為意法半導體AMS部門亞太區資深總監吳衛東。


ST的MEMS業務發展現狀


Onetti以一組數據,說明了目前ST MEMS產品市場狀況。


如今ST共有400名左右員工,2018年累計擁有145項專利,產品和軟件種類超過了150個。在生產方面,和ST其他產品一樣,都采用了雙晶圓廠供貨,日產600萬片,截至目前,MEMS傳感器累計出貨量超過了150億顆,服務全球30000家以上的客戶。“現如今每兩臺手機里就有一臺包含ST的傳感器;每三臺車載導航儀中就有一臺包含ST的傳感器;基站、電腦每兩條內存上就有一顆ST的溫度傳感器。


ST在三種類型傳感器上的專利布局


ST在MEMS行業廣泛覆蓋的客戶群


談到客戶,Onetti表示,為了保證可以覆蓋到更多大眾市場客戶,ST在網站上放了相當多的產品設計資源,同時也把軟件當做是重要的產品開發,方便工程師快速開發,同時也會給工程師提供更多的參考算法或完整的解決方案。


Onetti強調,目前ST在MEMS中的機械部分完全是自有工廠的產能,同時為了保證精度,ST擁有自己的矯正工藝,以確保產品精度。


Onetti說道:“我在ST公司工作已經三十年,負責過很多產品線,現在負責MEMS傳感器業務是令我非常興奮的,因為MEMS和傳感器對日常生活和電子業來講,不光有很大的業務群體,也有很多的創新和新興事物,甚至說大一點,對這個社會都有不同凡響的貢獻。”


意法半導體AMS部門總裁Benedetto Vigna在今年年初時表示,在MEMS傳感器領域,ST將繼續聚焦在汽車和工業等終端市場,同時在消費電子市場要抓住特定的巨大機遇。


Onetti詳細介紹了ST MEMS三大市場藍圖規劃,從ST的藍圖規劃,我們也可以看到未來一段時間內傳感器市場的發展趨勢。


ST在三大傳感器市場演進史


消費市場的發展藍圖


Onetti表示,15年前,ST就是從消費類MEMS市場開始切入,從最早的橫豎屏切換傳感器做起,不斷提升傳感器的功能和性能,包括進入陀螺儀、壓力傳感器、麥克風等市場。


憑借Apple iOS的快速發展,MEMS市場有了前所未有的拓展。之后隨著安卓市場的崛起及Apple的下滑,同時為了避免大客戶風險,ST進行了策略調整,加大了在安卓方面的投入。現如今,針對不同版本的安卓系統,由于對傳感器的要求有一些微調,ST都會推出與之對應的產品,且得到了高通原生平臺的支持。


Onetti強調,在消費類傳感器的發展過程中,功耗是一項至關重要的因素。只有功耗不斷降低,才可以體現出無時無刻的感知世界,包括計步器、室內導航等always on的應用才有可能實現。


針對近幾年MEMS個人電子市場的應用場景,Onetti總結出了三大趨勢,首先是人工智能,其次是振動與聲音的結合,第三是震動感應,這三大市場也是ST所看重的特大市場發展機遇,也是ST可以做出差異化的市場應用。


Onetti強調,消費類傳感器必須要具有幾大要素:一是產品精度好,二是產品性能、功耗的要求;三是要具有產業化的能力。“如果是產能不足,那么久不能滿足消費類市場需求,所以我們反復強調我們的生產制造水平和校準能力,就是為了確保供貨的空間和能力可以更強大。”Onetti說道。


為傳感器加入真正的人工智能


首先針對人工智能市場來說,消費類是最容易落地的應用之一,也是邊緣計算最容易體現出價值的地方。Onetti解釋道:“基本的傳感器已經可以在數字部分進行濾波、溫度補償等功能,而為了實現更智能的可預知下一步的傳感器,又或者為云端傳遞更精準的數據,ST已經在傳感器中集成了機器學習功能。”


具體結合應用來說,比如現如今在智能手表上,如果啟動運動模式的話還需要自行選擇運動模式,而把AI功能結合進去之后,算法可以自動識別日常行為,運動模式,甚至各種復雜的健身模式,甚至是可以判斷飛機起落,以自動開啟或關閉飛行模式。


歸根結底,低功耗和小尺寸是傳感器產品最需要的,而通過加入硬件AI加速器,可以將過去處理器的工作量降為20%-30%,極大降低了系統功耗,同時該處理器也支持外部數據處理,實現更好的傳感器數據融合。


在談到低功耗時,Onetti總結道,首先ST有優秀的工藝制造能力和校準能力,可以實現更高精度,這就意味著更低的功耗;其次,在機械執行結構方面,ST的模擬驅動部分也非常擅長,也可以進一步降低激勵功耗。第三,則是通過固化人工智能算法,用硬件實現了過去復雜的軟件算法功能。


內置機器學習內核與光學防抖內核的智能傳感器


震動和聲音的結合


自蘋果正式發售無線耳機 AirPods 以來,真無線藍牙智能耳機(TWS)憑借其無線化、智能化、體積小、音質好、 連接高效、穩定性等優點迅速受到市場廣泛關注,預計今年TWS耳機還將繼續替代傳統耳機,成為配件市場的熱門。


而將振動和聲音的算法融合則是ST的一大突破。據悉,目前ST已經開發出多款針對該市場的傳感器。第一款是一個加速度計,可以通過敲擊等動作,實現耳機功能控制,另外則是利用加速度計檢測骨震動,之后通過與麥克風傳感器的融合,實現精準降噪。“加速度傳感器在過去幾年已經達到相對穩定的狀態,一年全球需求量大約是15億顆,但去年因為有了這款爆品,一下子增加了3-4億顆的需求量。”在Onetti看來,這無疑是“特大市場的發展機遇”。


同時,Onetti也表示,在無線耳機之前,市場并沒有麥克風和加速度傳感器的融合需求,也很少看到不同傳感器間的配合,而此次突破,給市場帶來了很多想象。“未來在工業、在汽車電子類,通過不同類型的傳感器把聲學、光學、運動融合在一起,可以達到一個前所未有的創新型市場需求。”他說道。“比如在電動車馬達降噪應用中,通過麥克風拾取噪音,再配合加速度傳感器,就可以實現更好的動態降噪技術。”


骨傳導耳機相信拆解圖


撞擊檢測與電子煙等市場


撞擊檢測也是ST所看好的應用,此前撞擊檢測或者防跌落檢測只在筆記本電腦上應用,但包括智能手機、貴重物品等輕質量物體,其跌落的加速度水平和筆記本電腦不同,因此對傳感器的需求也不同。“如果我們可以提供更精準的傳感器,可以更具體的計算出撞擊的詳細信息,可以具體的計算出對于電池或其他物品的破壞程度,以便實現更好的安全保護,避免物品損壞或電池著火等危險事項。”


Onetti還介紹了電子煙市場,這同樣是一個爆發的市場。憑借著在MEMS封裝領域的獨特技術優勢,ST開發出的防水氣壓計可有效解決電子煙中的煙霧、潮濕及顆粒等惡劣環境,為電子煙實現可以匹配真實香煙的感覺,該技術已經在兩年前和美國某家電子煙客戶合作。除此之外,防水類產品也在手機、手表等市場中得到了廣泛應用。


工業類市場應用


在工業類應用中,Onetti提到了高精度傾斜傳感器,可以進行建筑物老化隱患檢測。“去年意大利發生了一起橋梁倒塌事故,其原因是混凝土建筑或房屋建筑隨著時間自然老化。如果有高精度傾斜傳感器的話,可以幫助計量房屋老化程度,再配合低功耗無線傳輸技術,給城市帶來安全保障。”Onetti說道。


ST 工業類傳感器發展藍圖


汽車類傳感器應用


Onetti強調了ST的MEMS產品在高精度慣性導航上的應用,針對信號薄弱的隧道、地下室或某些特定場合,通過高精度慣性導航系統可以對車輛進行實時信息反饋和安全保證,這對于未來輔助駕駛或自動駕駛技術來講,是必不可少的。“在30秒中要達到20厘米精度的停車或者制動,一是需要超高精度傳感器,二是需要滿足車規的精度和制造要求。”Onetti表示,今年ST將為中國合作伙伴發售上百萬的符合L3等級的高精度慣性導航傳感器。


ST車規傳感器發展藍圖


對傳感器融合的看法


“隨著傳感器在消費類市場中的成熟和爆發,這些經驗也使得傳感器的融合向工業及汽車等其他新興行業蔓延。”Onetti說道。


Onetti指出,不只是傳感器的融合,行業間的需求也在互相融合,比如消費類市場,隨著消費升級,客戶對傳感器也會有質量和時效保證的需求。而對于汽車類應用來說,隨著電子化電氣化的發展,汽車產品變成了消費品,很多消費類功能也必須在車上得以早日實現,另外隨著無人駕駛和共享汽車的實現,汽車行駛時間變得更長,可能兩三年就達到過去十年的駕駛里程,這對于汽車生命周期會有全新需求。此外對于工業類產品來說,對于生命周期管理相比過去變得更為苛刻,甚至要需要長達20年的供貨周期。為此,ST也推出了幾款具有十年供貨周期保證的傳感器。


Onetti同時強調,針對消費類等數據量沒那么復雜的應用來說,傳感器融合可以直接在內部實現,這是最具有經濟效益的,而對于工業類來說,數據量很大,也非常復雜,為了保證靈活性、準確性和實時性,傳感器融合并不適合直接在傳感器內部實現,還需要更多的外部處理資源。


結合ST的產品藍圖和Onetti對MEMS市場的看法,相信您會對ST的傳感器布局有著更多了解,也會對傳感器融合的發展趨勢有一些啟發。

關鍵字:意法半導體  傳感器  ST  MEMS

編輯:冀凱 引用地址:http://www.bp0.com.cn/MEMS/2019/ic-news03292419.html
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