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(European MEMS & Sensors Summit)明顯可以看到傳感器變得越來越復雜、精巧且極其智慧化，并持續(xù)普及于現(xiàn)代生活的各個領域。隨著傳感器不斷收集龐大的數(shù)據(jù)，以便讓車輛實現(xiàn)自動化、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)療應用。
參與這項盛會的主講人和與會者熱烈討論目前在歐洲發(fā)展中的強大傳感器生態(tài)系統(tǒng)。例如我們最近報導一個聯(lián)盟正在開發(fā)用于檢測氣體泄漏的中紅外線光子IC；英國研究人員設計出可配對手持CMOS傳感器與Android移動App的設備，能以低成本簡易測量慢性心臟病或前列腺癌。今年初，我們還報導了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，擴展助聽以外的其他功能。
在今年的高峰會上，博世(Bosch Sensortec)、英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)和意法半導體(STMicroelectronics；ST)等業(yè)界主導企業(yè)均強調(diào)其多樣化傳感器解決方案適用于從可穿戴技術(shù)到自動駕駛車等各種應用，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平臺。
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域取得領先地位，但“在為智慧自主性、智能卡車、智慧城市、智慧工廠與醫(yī)保健領域連接500-600億臺設備方面，我們可望打一場勝仗?！?/p>
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事實——歐洲在為這些垂直產(chǎn)業(yè)的許多建構(gòu)模塊進行研發(fā)方面，仍然扮演關(guān)鍵角色。
這場年度會議實際上分為兩部份：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來看，它是一場關(guān)于傳感器的會議，而傳感器融合的關(guān)鍵在于強調(diào)系統(tǒng)不僅取決于一個傳感器，而是必須依賴多個傳感器輸入。無論是自動駕駛車、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)，以及各種化學物質(zhì)和氣體，以實現(xiàn)用于追蹤、解釋和反饋相關(guān)信息的閉路系統(tǒng)。
這一點在汽車產(chǎn)業(yè)中最為明顯，它必須同時部署視覺、雷達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駕駛模式下能安全駕駛。
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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，傳感器在自動駕駛車中占據(jù)最主要的半導體價值，而且，為了絕對保障安全，視覺和雷達成像傳感器的組合，為駕駛?cè)颂峁┝烁蟮男判摹?/p>
雷諾汽車(Renault)先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛(AD)系統(tǒng)工程主管Luc Bourgeois也談到了使用包括car-to-X、雷達、光雷、相機和聲納的互補傳感器技術(shù)之需求。他強調(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，并進一步做出決策以及分析風險，特別是大數(shù)據(jù)(big data)和人工智能(AI)在實現(xiàn)這一目標的作用。
盡管推動了全自動駕駛車輛的發(fā)展，但也必須考慮現(xiàn)實面。Grenoble市政委員會副主席Claus Habfast在發(fā)表智能城市的簡報時表示，多年來，歐洲有許多城市的車輛一直無法實現(xiàn)完全自動駕駛。他說，智能移動性(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，以及傳感器和進行數(shù)據(jù)處理的外部基礎設施。
但是，他說：“這個值得信賴的CAV基礎設施尚未到位。必須要有人進行部署與操作，并從CAV的所有者和/或使用者那里取得投資報酬。現(xiàn)在還沒有人能指出誰將在城市中負責這個問題，也不知道如何產(chǎn)生收入和分配?！彼⒀a充說：“當CAV必須與普通車輛并存時，最終如果不是發(fā)展成為奢華車輛，就是只會讓交通和塞車情況更加惡化。”盡管如此，他認為，歐洲由于擁有廣泛的大眾運輸客戶基礎，城市當局已準備好在發(fā)展CAV基礎設施方面發(fā)揮主導作用。
Apple創(chuàng)造/扼殺指紋傳感器市場？
幾年前，我曾經(jīng)開著一臺Tesla在加州Lawrence Expressway高速公路上兜風(這臺車是向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，我當時覺得這臺車就像是“裝了4 輪的iPhone”(iPhone on wheels)一樣拉風。
時間快轉(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，消費者對于這種以智能型手機般人機接口實現(xiàn)個人信息娛樂與服務的期待，不但持續(xù)推動著傳感器的需求，同時也為車輛與消費性電子創(chuàng)造了一種平臺的融合。加上越來越多的識別、安全性、數(shù)據(jù)整合和分析等傳感器需求浮現(xiàn)，一個連接智能設備與IoT平臺的通用生態(tài)系統(tǒng)，將能進一步調(diào)整并部署于多個產(chǎn)業(yè)——例如汽車、金融服務以及保健或醫(yī)療應用等。
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的效應將會在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，飛行時間(ToF)傳感器將占主導地位，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相機的近紅外線(NIR)泛光感應組件組合，并應用于臉部識別。除了Apple，他表示其他手機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)，但采用的是標準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、5G和工業(yè)4.0帶來深遠的影響力，幾種電子產(chǎn)業(yè)大勢正推動著MEMS 傳感器市場進展。
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Mounier并預測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。
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這場年度高峰會的另一重點是，隨著傳感器技術(shù)不斷努力滿足由消費者和終端用戶帶動的成本與微型化需求，如今，就像更廣泛的半導體產(chǎn)業(yè)一樣，這一技術(shù)正迅速演進中。
盡管智能移動性持續(xù)推動著預計在2023年達到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。