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万物智能时代,ST高精度MEMS解决方案助力产品智能化

物联网的丰富应用推动了半导体产业的升级与发展,尤其是MEMS传感器被广泛用于各式各样的智能设备之中。MEMS具有智能化、微型化、多功能和高集成度等优势,它广泛应用于智能手机、可穿戴、智能驾驶、智能工厂、智能家居、智慧医疗、AR/VR等领域。如今,全球MEMS市场规模已经逼近150亿美元。随着物联网产业的深入,智能终端产品的数量将达到百亿以上的规模,MEMS传感器需求与日俱增。

万物智能时代,ST高精度MEMS解决方案助力产品智能化

(意法半导体模拟、MEMS及传感器事业部副总裁、MEMS传感器产品部总经理Andrea ONETTI)

作为全球最大的MEMS供应商之一,意法半导体(下称ST)已经在这个领域耕耘了二十多年,它们的MEMS产品包括光学防抖陀螺仪、加速度计+陀螺仪、加速度计+磁强计惯性测量单元、超低功耗加速度计、高精度压力传感器等。2019年3月20日,意法半导体在上海举办了MEMS媒体沟通会,意法半导体模拟、MEMS及传感器事业部副总裁、MEMS传感器产品部总经理Andrea ONETTI,意法半导体大中华暨南亚区模拟和MEMS产品部市场总监吴卫东等高层发表了演讲,并向现场的媒体朋友们解答了关于MEMS产品的相关问题。

万物智能时代,ST高精度MEMS解决方案助力产品智能化

(从左至右,意法半导体模拟、MEMS及传感器事业部副总裁、MEMS传感器产品部总经理Andrea ONETTI,意法半导体大中华暨南亚区模拟和MEMS产品部市场总监吴卫东

高精度MEMS解决方案助力产品开发

MEMS是一项革命性的新技术,它是在半导体制造技术基础上发展起来的。MEMS是融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。Andrea ONETTI表示,ST对MEMS这块的专利投入非常大,每年都有不同的专利出现,它们涉及设计、应用和生产。除了开发硬件产品,ST也会研发软件,因为公司希望可以给到工程师一套完整的MEMS解决方案。

由于MEMS技术采用模块设计,因此设备运营商在增加系统容量时只需要直接增加器件或系统数量,而不需要预先计算所需要的器件或系统数,这对于运营商是非常方便的。客户在选择MEMS产品时,应该关注哪些信息。Andrea ONETTI强调,目前已经有3万客户在使用ST的产品,现在官网上有很多资源,研发工程师可直接索取。由于ST在MEMS领域研究多年,如今工程师已经很容易理解并使用相关产品。

万物智能时代,ST高精度MEMS解决方案助力产品智能化

针对MEMS传感器,ST一天的产能可以达到600万片,已经出货超过150亿片的产品。他提到,以消费电子产品为例,每两台手机里就有一台ST的传感器;在汽车产品里,每三台车载导航仪中就有一台装有ST的传感器;在通信设备方面,基站、电脑里面,每两条存储卡上就有一颗ST的温度传感器。

MEMS传感器迎来巨大的发展机遇

随着“工业4.0”和“中国制造2025”的不断推进,MEMS传感器迎来了巨大的发展机遇。与消费类市场相比,工业对传感器性能的要求更高,对产品的寿命和可靠性要求极为苛刻,尤其是传感器性能需要在恶劣的环境中保持稳定可靠,这是非常难做到的。Andrea ONETTI讲到,ST在工业类应用中已经成功推出了带防水性能的压力传感器。万物智能时代,消费电子、工业、汽车之间的融合会越来越强,消费类传感器也会逐渐拓展应用到工业和汽车之中。

随着时间的推移和技术的进步,MEMS包含的内容正在不断增加,并变得更加丰富。市场策略方面,ST也会根据客户的需求和发展趋势进行调整和变化。Andrea ONETTI表示,手机应用的深入也给传感器带来了挑战,其中功耗就是一个大的难题,ST为了降低传感器功耗,开发出了相应产品,在计步器和室内导航等应用中,ST传感器可以在工作状态下,实现最小的低功耗。

合作共赢已经成为产业发展的共识,对此,ST的理念与行业不谋而合。“传感器是非常多元化的,ST希望与生态系统、初创公司甚至是竞争对手达成合作伙伴关系,只有通过合作精神,大家才能在这块领域快速成长,ST坚持给市场和客户提供高精度、低功耗的传感器,在整个产品生命周期里要维持高精度的性能。”Andrea ONETTI对现场媒体这样说道。

随着物联网、人工智能的应用增加,越来越多的数据通过传感器获取,然后将这些搜集到的数据上传到云端进行处理,这些数据的质量会影响整个过程。Andrea ONETTI认为,如果数据不好,数据的传输和后台处理成本将增加很多,对客户非常不利。如果传感器收集到的数据是高精度、可靠性高的,那么传输数据量和后台数据处理量都会减少,整个系统的价值也会增加很多。

个人电子市场的三大发展趋势

万物智能时代,ST高精度MEMS解决方案助力产品智能化

一、传感器与人工智能的结合

未来的传感器也离不开人工智能,传感器从感知数据到传感器预知下一步,或者把数据采集回来处理,然后传输更精确的数据,这些都需要AI处理。在传感器结构里面,通过数字处理进行滤波、温度补偿得到更好的数据。传感器加入机器学习的功能,可以把原本需要在处理器做的事情,在传感器上就可以去做,甚至其它传感器也可以接入这个传感器做融合。

二、振动和声音的算法融合

无线耳机随处可见,这个产品里面有个加速度传感器,当用户用手敲它就可以做一些功能控制。在这样的产品里,ST已经配合开发出了另一个加速度传感器,这个传感器可以检测用户的骨振动,它能感知用户的讲话。通过和麦克风融合,将两个传感器信号融合在一起,达到一种功能,即使用户在嘈杂环境下讲话,这个产品也会把说话的声音采集下来,然后把背景噪音通过算法过滤掉,不管在地铁、大街或是房间,对方听到的声音都是清晰的。通过这个案例可以看到,传感器和各种技术的融合,能给客户带来更大的价值。

三、撞击检测是MEMS传感器增长的新兴市场

撞击检测是MEMS传感器增长的一个新兴市场。对于电池运输而言,通常需要了解整个过程中是否有产品损坏,这就要加入一个检测功能。电池在撞击状态下会发生极端变形,特别是当它撞击时还在进行大电流充电,这是非常危险的。ST的传感器可以检测物体的撞击,传感器可以演算物体撞击的能力和撞击时的状态,提升电池和系统在运输时的安全系数。

万物智能时代,ST高精度MEMS解决方案助力产品智能化

在工业应用中,传感器在建筑物检测领域大有可为。Andrea ONETTI列举了去年意大利发生的一起桥梁倒塌事故,原因是混凝土建筑随着时间推移自然损耗严重,建筑的风险系数增加。如高精度倾斜器可以帮助计量房屋的老化程度和可能存在的安全隐患,这对建筑安全非常重要。在智能驾驶方面,MEMS传感器可以提升惯性导航的精度和准度,如在隧道里面,通过智能传感器对车辆进行实时检测和安全监控,这些过程对传感器的精度和制造都有很高的要求。

除了消费市场,MEMS传感器在工业和其它应用市场中也非常有前景,不同类别的传感器融合开启了一个新兴领域。随着智能时代的到来,传感器会收到大量的数据,对于客户而言,要拿到高质量的数据,在节点端就需要高精度的MEMS传感器。最后,Andrea ONETTI表示,ST承诺始终为客户提供高精度、高性能、低功耗以及带有嵌入式智能的MEMS传感器,以高质量、低功耗的数据采集满足工业、汽车、消费类客户在智能化方面不断增长的需求。


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