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感测器融合:MEMS/成像市场的推手

随着感测器不断收集庞大数据,让车辆实现自动化、城市和工厂更加智慧化,我们看到许多与感测器融合、AI和资料隐私有关的需求崛起,以及越来越多结合生物感测器的医疗应用...

从最近在法国格勒诺布尔市(Grenoble)举行的欧洲MEMS与感测器高峰会(European MEMS & Sensors Summit)明显可以看到感测器变得越来越复杂、精巧且极其智慧化,并持续普及于现代生活的各个领域。随着感测器不断收集庞大的数据,以便让车辆实现自动化、城市和工厂变得更加智慧,我们看到许多关于感测器融合、边缘人工智慧(AI)的需求和资料隐私问题,以及越来越多结合生物感测器的医疗应用。IIWesmc

参与这项盛会的主讲人和与会者热烈讨论目前在欧洲发展中的强大感测器生态系统。例如我们最近报导一个联盟正在开发用于检测气体泄漏的中红外线光子IC;英国研究人员设计出可配对手持CMOS感测器与Android行动App的装置,能以低成本简易测量慢性心脏病或前列腺癌。今年初,我们还报导了Oura Health,它将PPG感测器封装在指环中以测量各种心率参数;而Oticon则在其助听器产品中整合感测器和处理能力,扩展助听以外的其他功能。IIWesmc

在今年的高峰会上,博世(Bosch Sensortec)、英飞凌(Infineon)、恩智浦(NXP)和意法半导体(STMicroelectronics;ST)等业界主导企业均强调其多样化感测器解决方案适用于从穿戴式技术到自动驾驶车等各种应用,其技术展示并为MirSense、IRLYNX、Xenomatix和Tusk IC等开发感测器技术的创新型或新兴公司提供了一个平台。IIWesmc

ST总裁兼执行长Jean-Marc Chery在开幕发表主题演讲,他提到欧洲虽然未能在下一代通讯领域取得领先地位,但「在为智慧自主性、智慧卡车、智慧城市、智慧工厂与医保健领域连接500-600亿台装置方面,我们可望打一场胜仗。」IIWesmc

显然地,这一部份与ST聚焦于核心的汽车和工业市场有关,但也反映了这样一个事实——欧洲在为这些垂直产业的许多建构模组进行研发方面,仍然扮演关键角色。IIWesmc

这场年度会议实际上分为两部份:一部份讨论MEMS和感测器,另一部份则着重于影像感测器。但从最终意图和目标来看,它是一场关于感测器的会议,而感测器融合的关键在于强调系统不仅取决于一个感测器,而是必须依赖多个感测器输入。无论是自动驾驶车、智慧城市、未来工厂还是医疗保健,感测器子系统通常包含来自不同来源的多种感测器类型——测量温度、压力、接近度和位置等参数,以及各种化学物质和气体,以实现用于追踪、解释和反馈相关资讯的闭路系统。IIWesmc

这一点在汽车产业中最为明显,它必须同时部署视觉、雷达和其他感测器的组合,才有助于开发人员向用户确保车辆在自动驾驶模式下能安全驾驶。IIWesmc

20181002_sensor_NT01P1(来源:恩智浦半导体)IIWesmc

恩智浦资深副总裁兼电子事业部技术长Lars Reger表示,感测器在自动驾驶车中占据最主要的半导体价值,而且,为了绝对保障安全,视觉和雷达成像感测器的组合,为驾驶人提供了更大的信心。IIWesmc

雷诺汽车(Renault)先进驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶(AD)系统工程主管Luc Bourgeois也谈到了使用包括car-to-X、雷达、光雷、相机和声纳的互补感测器技术之需求。他强调了感测器融合在建构以数位呈现感知世界的作用,不仅有助于更加掌握,并进一步做出决策以及分析风险,特别是大数据(big data)和人工智慧(AI)在实现这一目标的作用。IIWesmc

尽管推动了全自动驾驶车辆的发展,但也必须考虑现实面。Grenoble市政委员会副主席Claus Habfast在发表智慧城市的简报时表示,多年来,欧洲有许多城市的车辆一直无法实现完全自动驾驶。他说,智慧行动性(smart mobility)是每一座智慧城市策略的关键要素。无人驾驶车或是连网的自动驾驶车(CAV)都必须仰赖与其他车辆的无缝通讯,以及感测器和进行资料处理的外部基础设施。IIWesmc

但是,他说:「这个值得信赖的CAV基础设施尚未到位。必须要有人进行部署与操作,并从CAV的所有者和/或使用者那里取得投资报酬。现在还没有人能指出谁将在城市中负责这个问题,也不知道如何产生收入和分配。」他并补充说:「当CAV必须与普通车辆并存时,最终如果不是发展成为奢华车辆,就是只会让交通和塞车情况更加恶化。」尽管如此,他认为,欧洲由于拥有广泛的大众运输客户基础,城市当局已准备好在发展CAV基础设施方面发挥主导作用。IIWesmc

Apple创造/扼杀指纹感测器市场?IIWesmc

几年前,我曾经开着一台Tesla在加州Lawrence Expressway高速公路上兜风(这台车是向NetSpeed Systems执行长Sundari Mitra借来的,她最近刚刚把公司卖给了英特尔),就像其他人一样,我当时觉得这台车就像是「装了4 轮的iPhone」(iPhone on wheels)一样拉风。IIWesmc

时间快转到现在以及展望未来,市场咨询公司Roland Berger合伙人Michael Alexander指出,消费者对于这种以智慧型手机般人机介面实现个人资讯娱乐与服务的期待,不但持续推动着感测器的需求,同时也为车辆与消费性电子创造了一种平台的融合。加上越来越多的辨识、安全性、资料整合和分析等感测器需求浮现,一个连接智慧装置与IoT平台的通用生态系统,将能进一步调整并部署于多个产业——例如汽车、金融服务以及保健或医疗应用等。IIWesmc

IHS Markit的MEMS和感测器首席分析师Manuel Tagliavini描述苹果公司(Apple)如何在2013年至2017年的短短4年间创造出指纹感测器市场后又扼杀掉这一市场。他说,iPhone X的效应将会在2021年以前消灭掉市场上超过9亿套指纹感测器。该公司预测,随着萤幕尺寸增加,指纹感测器将逐步被整并至显示器中,例如Vivo等中国OEM正积极采用萤幕下指纹(display fingerprint)感测技术。IIWesmc

在光感测器市场,飞行时间(ToF)感测器将占主导地位,其中,ST拥有大部份的市占率,而Apple则将ToF感测器用于取代部检测的IR感测器— —Apple的这一用途是iPhone X上昂贵的客制元件。Apple iPhone X使用了ToF与TrueDepth相机的近红外线(NIR)泛光感应元件组合,并应用于脸部辨识。除了Apple,他表示其他手机OEM如三星(Samsung)、华为(Huawei)、Oppo、Vivo和小米(Xiaomi)据称也正致力于开发类似的FaceID系统,但采用的是标准ToF元件或低成本的多阵列ToF。IIWesmc

根据Yole Développement资深分析师Eric Mounier,由于智慧汽车、手机、5G和工业4.0带来深远的影响力,几种电子产业大势正推动着MEMS 感测器市场进展。IIWesmc

20181002_sensor_NT01P2(来源:Yole Développement)IIWesmc

Mounier并预测MEMS感测器接下来的发展趋势,例如用于医疗保健和诊断的可摄取型感测器。IIWesmc

20181002_sensor_NT01P3(来源:Yole Développement)IIWesmc

这场年度高峰会的另一重点是,随着感测器技术不断努力满足由消费者和终端用户带动的成本与微型化需求,如今,就像更广泛的半导体产业一样,这一技术正迅速演进中。IIWesmc

尽管智慧行动性持续推动着预计在2023年达到1千亿美元的MEMS与感测器市场,但从医疗保健到工业市场的各种「消费型」感测器方面还有更多工作尚待完成。显然地,感测器融合或使用多种类型的感测器将更进一步成为常态,尤其是创造高精度的数位环境。为此,感测器本身还将嵌入更多的处理和智慧。IIWesmc

编译:Susan HongIIWesmc

(参考原文:Sensor Fusion Drives MEMS and Imaging,by Nitin Dahad)IIWesmc

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