[導讀]行動裝置搶搭多軸感測功能已成“瘋”潮，MEMS元件制造商也把握市場良機，強推Sensor Hub單晶片，以提高感測精準度并降低系統(tǒng)功耗。此外，手機品牌廠為賦予產(chǎn)品新價值，將于今年MWC展大秀MEMS微投影手機，亦吸引MEMS元
行動裝置搶搭多軸感測功能已成“瘋”潮，MEMS元件制造商也把握市場良機，強推Sensor Hub單晶片，以提高感測精準度并降低系統(tǒng)功耗。此外，手機品牌廠為賦予產(chǎn)品新價值，將于今年MWC展大秀MEMS微投影手機，亦吸引MEMS元件商積極卡位。
蘋果(Apple)、三星(Samsung)最新一代機皇，均已搭載六軸以上微機電系統(tǒng)(MEMS)感測器，借以支援更強大的動作感測功能。在這兩大行動裝置品牌廠帶動下，其他手機制造商也開始擴大導入MEMS元件，刺激市場需求高漲。
然而，行動裝置設計空間錙銖必較，導入多軸MEMS感測器不僅為產(chǎn)品輕薄??度帶來艱難考驗，對原始設備制造商(OEM)來說，如何確保多元感測器共同運作的精準度，并改善系統(tǒng)零組件之間的電磁干擾(EMI)及整體功耗問題亦迫在眉睫。
減輕系統(tǒng)功耗/成本Sensor Hub晶片顯威
為突破技術(shù)桎梏，意法半導體(ST)、應美盛(InvenSense)正積極整合MEMS與微控制器(MCU)，進一步打造Sensor Hub單晶片；此舉不僅能大幅提高感測器的精準度，所有感測到的資訊也不須完全經(jīng)由高耗電的應用處理器運算，從而擴增行動裝置感測功能，同時還能壓低系統(tǒng)成本與功耗。
Sensor Hub其實是一種智慧型感測器資訊處理架構(gòu)，透過在系統(tǒng)中加裝一顆32位元微控制器，執(zhí)掌感測器資訊運算；并導入Sensor Fusion軟體負責加速度計、陀螺儀、壓力計和磁力計等MEMS元件的資訊校正與轉(zhuǎn)換，從而優(yōu)化多軸MEMS感測機制的精準度，同時也減輕系統(tǒng)主處理器工作負擔?，F(xiàn)階段，微軟(Microsoft)已將Sensor Hub列入Windows 8作業(yè)系統(tǒng)的標準支援功能(圖1)。
圖1 Windows 8規(guī)定相關行動聯(lián)網(wǎng)裝置搭載Sensor Hub，以整合感測資訊。
圖2 意法半導體資深行銷經(jīng)理郁正德認為，推升Sensor Hub單晶片的軟硬體整合度，將是促進元件降價與提高效能的關鍵。
意法半導體資深技術(shù)行銷經(jīng)理郁正德(圖2)表示，為進一步強化Sensor Hub功能性，MEMS廠更致力朝高整合方向發(fā)展，將微控制器與MEMS元件封裝成一顆單晶片，助力行動裝置業(yè)者簡化系統(tǒng)復雜度，并加速開發(fā)搭載多軸MEMS感測器的產(chǎn)品。
郁正德指出，意法半導體同時擁有微控制器與MEMS技術(shù)，因此發(fā)展Sensor Hub單晶片的進度超前其他競爭對手，預計將在2013年第一季發(fā)布整合安謀國際(ARM)Cortex-M0核心及加速度計的Sensor Hub單晶片，強攻智慧型手機、平板與可攜式電子裝置市場。
由于Cortex-M0是業(yè)界公認功耗表現(xiàn)出色、效能也夠水準的微控制器核心，經(jīng)由意法半導體的Multi-chip封裝技術(shù)與加速度計結(jié)合，即可獨立運算感測資訊，避免動用耗電量驚人的應用處理器，達成行動裝置多功能、低功耗設計要求。
無獨有偶，應美盛近來也透過與德州儀器(TI)合作，加碼研發(fā)Sensor Hub單晶片。據(jù)了解，應美盛以往側(cè)重Sensor Fusion技術(shù)，利用軟體機制轉(zhuǎn)換各種MEMS元件收集到的物理資訊，再配合旗下的數(shù)位運動感測處理器(DMP)做初步匯整，但主要運算仍由系統(tǒng)主處理器擔綱。此舉雖能提升多元感測器精確性，卻增加系統(tǒng)復雜度，對功耗帶來更多影響；因此，應美盛已逐漸改用Sensor Hub架構(gòu)。
郁正德更透露，Google在Android 4.0以后的版本，均已內(nèi)建類似Sensor Fusion功能的軟體機制，強化各種感測器資訊演算與校正，為其品牌合作伙伴做足準備；也因此，MEMS廠將陸續(xù)轉(zhuǎn)攻Sensor Hub，在硬體層面下更多功夫，借以贏得行動裝置業(yè)者青睞。
除戮??力擴充動作感測功能外，多家手機大廠亦正著手布局MEMS雷射微投影方案，并計劃在2013年全球行動通訊大會(MWC)中，大舉展出內(nèi)嵌MEMS微投影功能的樣品智慧型手機，為旗下產(chǎn)品創(chuàng)造新話題。
MEMS掃描晶片就位微投影手機MWC齊發(fā)
在MEMS晶片商與光學組裝廠全力沖刺下，新一代內(nèi)嵌式MEMS雷射微投影機的光學掃描晶片，可望于2013年導入量產(chǎn)；同時，光機引擎組裝技術(shù)也將更趨成熟，包括解析度、亮度及尺寸規(guī)格均全面升級，因而已吸引多家一線智慧型手機品牌廠，爭相導入產(chǎn)品設計。
圖3 先進微系統(tǒng)總經(jīng)理洪昌黎指出，DLP微投影提高解析度支援后，晶片尺寸將跟著放大，發(fā)展內(nèi)嵌式方案具有不少挑戰(zhàn)。
先進微系統(tǒng)總經(jīng)理洪昌黎(圖3)表示，該公司已小量出貨MEMS掃描晶片，用于開發(fā)單機或行動裝置外掛式MEMS雷射微投影機；預計2013年第三季將進一步量產(chǎn)內(nèi)嵌式MEMS雷射微投影掃描晶片，并搭配專用影像處理器，提供完整的晶片組解決方案，以打造解析度720p以上、體積2立方公分(cm3)以下、亮度20?25流明(lm)且功耗僅1.2?1.5瓦(W)的內(nèi)嵌式MEMS微投影光機，爭取行動裝置內(nèi)建商機。
至于意法半導體在2012年購并bTendo，補強雷射投影光機技術(shù)后，亦進一步揭橥MEMS掃描晶片發(fā)展藍圖。該公司運用獨家Flying Spot內(nèi)嵌式微投影設計架構(gòu)，亦已打造一款特定應用積體電路(ASIC)并推出參考設計，以減輕系統(tǒng)廠研發(fā)負擔。
意法半導體技術(shù)行銷經(jīng)理王嘉瑜指出，2013年第三季，意法半導體還將發(fā)布升級方案，除解析度將擴增至1,080p、亮度達25流明外，光機尺寸亦將縮減至1.5立方公分、高度5毫米(mm)以下，讓行動裝置開發(fā)商擁有更多設計空間。
隨著晶片與光機引擎技術(shù)到位，一線手機品牌廠也緊鑼密鼓投入產(chǎn)品設計；其中尤以日本、韓國及中國大陸業(yè)者最為積極，已初步規(guī)畫在2013年MWC展會中，大秀內(nèi)建MEMS微投影功能的手機。洪昌黎不諱言，目前確實有不少手機OEM開出內(nèi)嵌式微投影規(guī)格，因而吸引許多MEMS掃描晶片商積極搶單，甚至有兩家中國大陸新進業(yè)者也躍躍欲試。 [!--empirenews.page--]
為卡位先期市場，先進微系統(tǒng)正逐步擴充晶片產(chǎn)能，并加緊部署內(nèi)嵌式MEMS掃描鏡(Scanning Mirror)、驅(qū)動IC及光機設計專利備戰(zhàn)。洪昌黎分析，行動裝置螢幕解析度不斷攀升，且對輕薄度與功耗要求甚為嚴格，將為內(nèi)嵌式MEMS雷射微投影機帶來諸多挑戰(zhàn)，包括MEMS掃描晶片性能、光機尺寸和每瓦流明表現(xiàn)等，皆是技術(shù)突破重點與決勝關鍵，因此須及早展開專利布局。
在微縮光機尺寸上，先進微系統(tǒng)采用獨家單片二維MEMS掃描鏡技術(shù)，可較大多數(shù)市場競爭對手選用兩片MEMS掃描鏡，分別負責X、Y軸畫素擷取的方案，節(jié)省更多設計空間。
洪昌黎強調(diào)，單片方案亦有助實現(xiàn)MEMS微投影機內(nèi)部晶片邁向高整合；該公司已計劃在2014年以互補式金屬氧化物半導體(CMOS)/MEMS晶圓級封裝技術(shù)，整并MEMS掃描晶片與驅(qū)動IC成為一顆單晶片，屆時，光機尺寸將顯著下降。
高價/影像失真難解內(nèi)嵌微投影普及非易事
盡管內(nèi)嵌式MEMS雷射微投影技術(shù)迭有突破，然而，其晶片與模組價格偏高問題卻如芒刺在背，短期內(nèi)恐難有商用手機上市。王嘉瑜不諱言，由于綠光雷射產(chǎn)能不足，多半業(yè)者仍以額外導入RGB調(diào)光機制的方式實現(xiàn)綠光，導致占整個內(nèi)嵌式微投影成本約50%的光機無法降價，連帶影響整個模組價格上看30?40美元，將影響手機內(nèi)嵌微投影的發(fā)展速度。
此外，雷射光束與MEMS掃描鏡之間的光源反射與折射難以避免，也將產(chǎn)生影像失真問題，須引進更多高頻控制元件或多種光學補償技術(shù)改善，墊高微投影技術(shù)投資成本。
因此，洪昌黎認為，2013上半年廠商將以推出單機或手機外掛式MEMS微投影產(chǎn)品為主，并進一步開發(fā)內(nèi)建該功能的樣品手機；待下半年MEMS微投影技術(shù)更成熟且發(fā)展出規(guī)??模經(jīng)濟后，整體內(nèi)嵌式MEMS雷射微投影的出貨量才會逐漸提高。
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