【導(dǎo)讀】隨著可穿戴設(shè)備概念的持續(xù)火爆，近幾年，MEMS器件的尺寸一直在縮減，系統(tǒng)級(jí)封裝、運(yùn)動(dòng)傳感器交互、軟件復(fù)雜性、LBS服務(wù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和健康監(jiān)測(cè)等等都提上了各廠商的研發(fā)日程?？磥?lái)高性能組合式MEMS傳感器將是主流趨勢(shì)，不可抵擋！
傳感器在未來(lái)將朝著微型化、集成化、智能化和低功耗化的方向發(fā)展，尤其是應(yīng)用于可穿戴設(shè)備領(lǐng)域。它必須具有體積小、可靠性高、能實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)等特點(diǎn)，借助傳統(tǒng)的技術(shù)，很難實(shí)現(xiàn)這方面要求。
MEMS傳感器技術(shù)的產(chǎn)生正好迎合了這方面的需求，在未來(lái)將產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。
如今，MEMS領(lǐng)域的創(chuàng)新仍在繼續(xù)，這種創(chuàng)新不僅來(lái)自新技術(shù)，也包括成熟MEMS技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新。而目前的MEMS產(chǎn)業(yè)革新的方向繼續(xù)發(fā)力更小的物理封裝、更強(qiáng)大的功能、日益多樣化的應(yīng)用、低功耗、更低的成本、日趨復(fù)雜的硬/軟件和系統(tǒng)集成等方面。
隨著可穿戴設(shè)備概念的持續(xù)火爆，近幾年，MEMS器件的尺寸一直在縮減，系統(tǒng)級(jí)封裝、運(yùn)動(dòng)傳感器交互、軟件復(fù)雜性、LBS服務(wù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和健康監(jiān)測(cè)等等都提上了各廠商的研發(fā)日程。
“由于消費(fèi)者對(duì)可穿戴設(shè)備持續(xù)的關(guān)注，意法半導(dǎo)體很早就開(kāi)始了這方面的技術(shù)準(zhǔn)備，而且組合式傳感器將是大勢(shì)所趨。”意法半導(dǎo)體彭祖年說(shuō)道。
據(jù)彭祖年介紹，意法半導(dǎo)體早已經(jīng)開(kāi)始在一個(gè)封裝內(nèi)整合多個(gè)傳感器：加速計(jì)、陀螺儀、地磁計(jì)、壓力傳感器。iNEMO慣性模塊的推出就是整合了不同類(lèi)型的傳感器，提供了比分立式MEMS產(chǎn)品更小巧、穩(wěn)定且易于組裝的解決方案。根據(jù)所選解決方案的不同，iNEMO慣性模塊提供了更準(zhǔn)確和可靠的傳感器性能，并且將占位面積縮小了85%之多。“產(chǎn)品最大亮點(diǎn)是獨(dú)有的6軸慣性運(yùn)動(dòng)感應(yīng)可運(yùn)行與傳感器相關(guān)的所有功能以及客戶專(zhuān)用軟件，同時(shí)功耗比現(xiàn)有解決方案降低40%。”
意法半導(dǎo)體的iNEMO硬件和軟件解決方案包括：系統(tǒng)級(jí)封裝在6軸或9軸單片式解決方案內(nèi)整合了加速器、陀螺儀和磁力計(jì);iNEMO-M1板上系統(tǒng)，板上配有意法獨(dú)家發(fā)布的STM32微控制器的9軸IMU，簡(jiǎn)便易用，并且用戶可以對(duì)其進(jìn)行編程;iNEMOEngine，是基于專(zhuān)用濾波和預(yù)測(cè)算法的傳感器融合軟件套裝。iNEMO引擎能夠智能對(duì)比來(lái)自于多個(gè)傳感器的不同數(shù)據(jù)，并不受環(huán)境條件的影響，從而實(shí)現(xiàn)最佳性能。
彭祖年認(rèn)為，“全整套iNEMO硬件和軟件解決方案讓運(yùn)動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)能滿足最嚴(yán)苛的應(yīng)用要求，例如增強(qiáng)型手勢(shì)識(shí)別/游戲、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、室內(nèi)導(dǎo)航和定位服務(wù)等。”在這些多傳感器產(chǎn)品內(nèi)，集成傳感器可實(shí)現(xiàn)自主和自動(dòng)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)特定的條件，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，用戶無(wú)需干預(yù)或只需稍加介入。
此外，意法半導(dǎo)體智能傳感器整合MEMS器件和處理功能，無(wú)需主處理器介入，獨(dú)立運(yùn)行傳感器算法，從而能夠降低系統(tǒng)級(jí)功耗，這對(duì)續(xù)航能力低、耗電量大的可穿戴設(shè)備非常重要。
相對(duì)于國(guó)外廠商的大手筆，國(guó)內(nèi)廠商在MEMS傳感器技術(shù)上的積累則顯得有些捉襟見(jiàn)肘。但這并不妨礙國(guó)內(nèi)廠商在這一領(lǐng)域默默的耕耘。
上海矽睿今年便推出了基于AMR技術(shù)的高精度三軸磁傳感器產(chǎn)品—QMC6983。據(jù)上海矽?？萍加邢薰臼紫瘓?zhí)行官謝志鋒介紹，QMC6983是專(zhuān)門(mén)針對(duì)智能移動(dòng)終端，包括智能手機(jī)、智能平板、智能手表以及智能穿戴式設(shè)備的電子羅盤(pán)應(yīng)用進(jìn)行研發(fā)的。該款產(chǎn)品具有小尺寸、低功耗、高精度的優(yōu)異特點(diǎn)。產(chǎn)品外形尺寸為1.6*1.6*0.7mm3的LGA封裝，工作電流僅為100uA，16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換，分辨率高達(dá)到0.1毫高斯，可以支持指南針1度的高精度，數(shù)據(jù)輸出頻率可高達(dá)200Hz。
謝志鋒對(duì)筆者說(shuō)道，“QMC6983具有內(nèi)置自檢功能和溫度漂移補(bǔ)償模塊，比市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品的精度和可靠性更好，而且我們多種傳感器可以在一個(gè)生產(chǎn)線上做，做在一個(gè)硅片上集成。”
不過(guò)，雖然這款產(chǎn)品適用于可穿戴設(shè)備，但謝志鋒卻認(rèn)為目前可穿戴設(shè)備的市場(chǎng)前景并不明朗，與智能手機(jī)不一樣，可穿戴設(shè)備種類(lèi)繁多，目前并沒(méi)有成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)。“這類(lèi)設(shè)備的特點(diǎn)是低功耗、小尺寸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，但是現(xiàn)在大多數(shù)人都還不是很了解可穿戴設(shè)備，OEM制造商也還未設(shè)計(jì)出一款真正成功的產(chǎn)品，因此市場(chǎng)前景仍有待觀察。”
謝志鋒進(jìn)一步說(shuō)道，“其實(shí)可穿戴設(shè)備只有一般一兩種功能，我認(rèn)為手機(jī)上可以放一二十個(gè)傳感器，但是可穿戴設(shè)備上放一兩個(gè)傳感器就可以了。一般情況下，一個(gè)加速度計(jì)再加上一個(gè)硅麥克風(fēng)就夠了。因?yàn)槟壳坝捎谑芟抻诶m(xù)航能力，如果傳感器太多，功耗問(wèn)題很大的困擾。”
所以短時(shí)間內(nèi)，矽睿的關(guān)注度還是三類(lèi)產(chǎn)品，磁傳感器、加速度計(jì)和陀螺儀，而心率、健康等MEMS傳感器還不是矽睿短期內(nèi)努力的方向。矽睿未來(lái)路線圖包括今年的三軸加速度計(jì)、明年計(jì)劃推出的三軸陀螺儀以及6軸和9軸的產(chǎn)品。
而從事硅麥克風(fēng)聲學(xué)器件的蘇州敏芯首席運(yùn)營(yíng)官?gòu)埑搅家舱J(rèn)為，“集成太多MEMS傳感器對(duì)尺寸較小的可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō)是負(fù)載很重的事情。”張辰良也提到敏芯有客戶反饋希望在其組合式產(chǎn)品設(shè)計(jì)中加入硅麥克風(fēng)功能，但在許多情況下因?yàn)楣?、尺寸或成本等限制而無(wú)法達(dá)成。
