感測(cè)元件發(fā)展5大趨勢(shì)

如果你問(wèn)，是誰(shuí)改變了這個(gè)世界，是蘋(píng)果?是三星?是賈伯斯?都不是。我說(shuō)，是傳感器改變了這個(gè)世界。

什么，傳感器?傳感器不是老早之前就有的東西嗎，為什么現(xiàn)在才說(shuō)它改變了這個(gè)世界呢?

沒(méi)錯(cuò)，傳感器不是新玩意兒。早在20年前，邏輯元件、記憶元件與感測(cè)元件就已經(jīng)并列是電子系統(tǒng)的三大元件。只不過(guò)，在20年后的今天，當(dāng)邏輯、記憶元件已經(jīng)隨著云端概念普及，逐漸不被重視的同時(shí)，感測(cè)元件卻以黑馬之姿，打出一片屬于自己的天下。

感測(cè)元件直接與人們的生活密切結(jié)合，想了解未來(lái)世界將是何種風(fēng)貌，從傳感器下手是個(gè)不錯(cuò)的開(kāi)始。感測(cè)元件怎么變，未來(lái)世界就會(huì)怎么變。根據(jù)現(xiàn)有市場(chǎng)的變化與需求，可以歸納出傳感器發(fā)展的五大方向。

感測(cè)元件發(fā)展5大趨勢(shì)

1.系統(tǒng)多軸化

感測(cè)系統(tǒng)朝向多軸化發(fā)展，是征服感測(cè)應(yīng)用市場(chǎng)的唯一王道。事實(shí)上，感測(cè)系統(tǒng)的多軸化腳步，一直沒(méi)有停止過(guò)。從早一代的單軸傳感器，演進(jìn)到目前常見(jiàn)的3軸、6軸、9軸、10軸、11軸，甚至最新的12軸感測(cè)系統(tǒng)，多軸化已經(jīng)是不可逆的道路。

而傳感器所謂的『多軸』，到底有哪里幾軸?哪里些軸又是必要的，哪里些只是次要的?一般來(lái)說(shuō)，從三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀到三軸電子羅盤(pán)，此9軸已經(jīng)幾乎成為智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配備，透過(guò)這三種傳感器已經(jīng)幾乎可以完成絕大多數(shù)的應(yīng)用，可堪稱(chēng)是感測(cè)系統(tǒng)中的『三大主軸」。

除了這三種傳感器之外，包括高度計(jì)、壓力計(jì)、溫度計(jì)與光感計(jì)等，都陸續(xù)被加入感測(cè)系統(tǒng)，成為多軸化的成員之一。目前市場(chǎng)上最新的多軸系統(tǒng)，便是Freescale所主推的12軸傳感器平臺(tái)。既然多軸化已是既定趨勢(shì)，未來(lái)肯定會(huì)有更多廠商持續(xù)研發(fā)更多軸的感測(cè)平臺(tái)，來(lái)符合市場(chǎng)應(yīng)用需求。

只不過(guò)，傳感器的多軸化，會(huì)不會(huì)一直不斷延伸下去，無(wú)窮無(wú)盡、也沒(méi)完沒(méi)了?Freescale全球通路發(fā)展亞太區(qū)總監(jiān)陳光輝認(rèn)為，傳感器的擴(kuò)增，當(dāng)然有其數(shù)量的限制，畢竟主要的傳感器如加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤(pán)等三者就幾乎可以滿(mǎn)足多數(shù)的應(yīng)用環(huán)境，目前廠商持續(xù)增加的，都是諸如壓力計(jì)、溫度計(jì)等這類(lèi)『?jiǎn)屋S』感測(cè)元件，這些元件可以越加越多，未來(lái)消費(fèi)者隨身攜帶的手機(jī)，就會(huì)是一個(gè)完整的感測(cè)系統(tǒng)。

2.高度整合化

HIS微機(jī)電系統(tǒng)與感應(yīng)器部門(mén)總監(jiān)暨首席分析師Jeremie Bouchaud指出，隨著行動(dòng)裝置內(nèi)建的感應(yīng)器數(shù)目日益增加，成功整合傳感器也更加重要。一句話(huà)點(diǎn)出傳感器發(fā)展的下一個(gè)關(guān)鍵，就是整合。

既然感測(cè)系統(tǒng)多軸化已經(jīng)是個(gè)重要趨勢(shì)，隨之而來(lái)的整合工作，就是另一件重要的大事。畢竟沒(méi)有設(shè)計(jì)工程師希望看到，所采用的多顆傳感器散落在電路版上的每個(gè)角落，不僅增加設(shè)計(jì)的困難度，對(duì)于系統(tǒng)的輕薄化也毫無(wú)任何幫助。

目前傳感器大廠所主推的方案，除了單顆傳感器之外，最常見(jiàn)的就是模塊化的感測(cè)系統(tǒng)。透過(guò)模塊化的方式，將多軸傳感器整合在一起，多半還會(huì)加上自家的處理器或MCU等，整套感測(cè)系統(tǒng)一起出貨給手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)的OEM或ODM，畢其功于一役。

當(dāng)然，一體化的模塊固然可為設(shè)計(jì)省下不少麻煩事，然而以目前行動(dòng)裝置輕薄化的趨勢(shì)來(lái)看，以模塊方式來(lái)出貨仍然稍嫌笨重了些?？雌饋?lái)進(jìn)一步透過(guò)系統(tǒng)級(jí)封裝，來(lái)打造單一顆完整的感測(cè)系統(tǒng)芯片，將是滿(mǎn)足感測(cè)系統(tǒng)高度整合的必要手段。

那么，何時(shí)能有感測(cè)系統(tǒng)的SoC單芯片呢?臺(tái)大電子所所長(zhǎng)陳良基認(rèn)為，直接制作多軸的MEMS傳感器系統(tǒng)單芯片，其成本過(guò)于昂貴，目前暫時(shí)不太可能看到。但或許多年后技術(shù)成熟了，會(huì)有哪里家大廠率先打造出一顆MEMS感測(cè)系統(tǒng)單芯片出來(lái)也說(shuō)不定。

「這個(gè)世界變化太快了，什么事情都有可能發(fā)生!」陳良基說(shuō)。

3.技術(shù)自有化

感測(cè)系統(tǒng)多軸化之后，這代表在同一系統(tǒng)中必須擁有多種不同的感測(cè)元件。然而感測(cè)元件范圍包山包海，從常見(jiàn)的加速度計(jì)、陀螺儀和地磁羅盤(pán)，到壓力計(jì)、溫度計(jì)、光感計(jì)，甚至能感測(cè)聲音、味覺(jué)、嗅覺(jué)等傳感器，以目前來(lái)看，多數(shù)廠商至多擁有部分技術(shù)，但要廣泛全面包辦所有感測(cè)產(chǎn)品，這樣的廠商目前仍少之又少。

不是所有廠商都能一手包辦所有感測(cè)元件，目前多以自有技術(shù)與向外采購(gòu)來(lái)拼湊。也因此，在多軸感測(cè)系統(tǒng)上，最常看見(jiàn)的情況就是『拼裝車(chē)』，也就是有幾個(gè)感測(cè)元件是自家的，有幾個(gè)感測(cè)元件是跟A公司買(mǎi)的，幾個(gè)是跟B公司買(mǎi)的，然后『拼裝』在同一個(gè)感測(cè)模塊上，打造成一個(gè)系統(tǒng)。

「這種情況不是不好，」意法半導(dǎo)體策略長(zhǎng)Philippe Lambinet說(shuō)，「只不過(guò)既然系統(tǒng)是拼裝而成的，質(zhì)量總是多少會(huì)難以掌握些?！乖诎雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)，芯片廠喜歡強(qiáng)調(diào)其產(chǎn)品從上中下游一手包辦，就是因?yàn)橘|(zhì)量能夠自行掌握，不會(huì)有外來(lái)因素影響。也因此，當(dāng)自家出品的感測(cè)系統(tǒng)中，加入了他廠的傳感器，多少總是會(huì)令人心理毛毛的，擔(dān)心會(huì)不會(huì)哪里天產(chǎn)品出了問(wèn)題。

「感測(cè)技術(shù)自有化，將是所有感測(cè)大廠致力追求的目標(biāo)?！共徽撌亲孕虚_(kāi)發(fā)或者透過(guò)并購(gòu)獲得技術(shù)，在感測(cè)技術(shù)自有化之后，感測(cè)大廠將更容易打造質(zhì)量一致的多軸感測(cè)平臺(tái)。重點(diǎn)是，技術(shù)自有，對(duì)于系統(tǒng)的整合，更將如順?biāo)浦郯愕厝菀住?/p>