如果你問,是誰改變了這個世界,是蘋果?是三星?是賈伯斯?都不是。我說,是傳感器改變了這個世界。
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)在才說它改變了這個世界呢?
沒錯,傳感器不是新玩意兒。早在20年前,邏輯元件、記憶元件與感測元件就已經并列是電子系統(tǒng)的三大元件。只不過,在20年后的今天,當邏輯、記憶元件已經隨著云端概念普及,逐漸不被重視的同時,感測元件卻以黑馬之姿,打出一片屬于自己的天下。
感測元件直接與人們的生活密切結合,想了解未來世界將是何種風貌,從傳感器下手是個不錯的開始。感測元件怎么變,未來世界就會怎么變。根據(jù)現(xiàn)有市場的變化與需求,可以歸納出傳感器發(fā)展的五大方向。
感測元件發(fā)展5大趨勢
1.系統(tǒng)多軸化
感測系統(tǒng)朝向多軸化發(fā)展,是征服感測應用市場的唯一王道。事實上,感測系統(tǒng)的多軸化腳步,一直沒有停止過。從早一代的單軸傳感器,演進到目前常見的3軸、6軸、9軸、10軸、11軸,甚至最新的12軸感測系統(tǒng),多軸化已經是不可逆的道路。
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?一般來說,從三軸加速度計、三軸陀螺儀到三軸電子羅盤,此9軸已經幾乎成為智能手機的標準配備,透過這三種傳感器已經幾乎可以完成絕大多數(shù)的應用,可堪稱是感測系統(tǒng)中的『三大主軸」。
除了這三種傳感器之外,包括高度計、壓力計、溫度計與光感計等,都陸續(xù)被加入感測系統(tǒng),成為多軸化的成員之一。目前市場上最新的多軸系統(tǒng),便是Freescale所主推的12軸傳感器平臺。既然多軸化已是既定趨勢,未來肯定會有更多廠商持續(xù)研發(fā)更多軸的感測平臺,來符合市場應用需求。
只不過,傳感器的多軸化,會不會一直不斷延伸下去,無窮無盡、也沒完沒了?Freescale全球通路發(fā)展亞太區(qū)總監(jiān)陳光輝認為,傳感器的擴增,當然有其數(shù)量的限制,畢竟主要的傳感器如加速度計、陀螺儀、電子羅盤等三者就幾乎可以滿足多數(shù)的應用環(huán)境,目前廠商持續(xù)增加的,都是諸如壓力計、溫度計等這類『單軸』感測元件,這些元件可以越加越多,未來消費者隨身攜帶的手機,就會是一個完整的感測系統(tǒng)。
2.高度整合化
HIS微機電系統(tǒng)與感應器部門總監(jiān)暨首席分析師JeremieBouchaud指出,隨著行動裝置內建的感應器數(shù)目日益增加,成功整合傳感器也更加重要。一句話點出傳感器發(fā)展的下一個關鍵,就是整合。
既然感測系統(tǒng)多軸化已經是個重要趨勢,隨之而來的整合工作,就是另一件重要的大事。畢竟沒有設計工程師希望看到,所采用的多顆傳感器散落在電路版上的每個角落,不僅增加設計的困難度,對于系統(tǒng)的輕薄化也毫無任何幫助。
目前傳感器大廠所主推的方案,除了單顆傳感器之外,最常見的就是模塊化的感測系統(tǒng)。
透過模塊化的方式,將多軸傳感器整合在一起,多半還會加上自家的處理器或MCU等,整套感測系統(tǒng)一起出貨給手機、平板計算機的OEM或ODM,畢其功于一役。
當然,一體化的模塊固然可為設計省下不少麻煩事,然而以目前行動裝置輕薄化的趨勢來看,以模塊方式來出貨仍然稍嫌笨重了些??雌饋磉M一步透過系統(tǒng)級封裝,來打造單一顆完整的感測系統(tǒng)芯片,將是滿足感測系統(tǒng)高度整合的必要手段。
那么,何時能有感測系統(tǒng)的SoC單芯片呢?臺大電子所所長陳良基認為,直接制作多軸的MEMS傳感器系統(tǒng)單芯片,其成本過于昂貴,目前暫時不太可能看到。但或許多年后技術成熟了,會有哪里家大廠率先打造出一顆MEMS感測系統(tǒng)單芯片出來也說不定。
「這個世界變化太快了,什么事情都有可能發(fā)生!」陳良基說。
3.技術自有化
感測系統(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元件。然而感測元件范圍包山包海,從常見的加速度計、陀螺儀和地磁羅盤,到壓力計、溫度計、光感計,甚至能感測聲音、味覺、嗅覺等傳感器,以目前來看,多數(shù)廠商至多擁有部分技術,但要廣泛全面包辦所有感測產品,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元件,目前多以自有技術與向外采購來拼湊。也因此,在多軸感測系統(tǒng)上,最常看見的情況就是『拼裝車』,也就是有幾個感測元件是自家的,有幾個感測元件是跟A公司買的,幾個是跟B公司買的,然后『拼裝』在同一個感測模塊上,打造成一個系統(tǒng)。
「這種情況不是不好,」意法半導體策略長PhilippeLambinet說,「只不過既然系統(tǒng)是拼裝而成的,質量總是多少會難以掌握些?!乖诎雽w產業(yè),芯片廠喜歡強調其產品從上中下游一手包辦,就是因為質量能夠自行掌握,不會有外來因素影響。也因此,當自家出品的感測系統(tǒng)中,加入了他廠的傳感器,多少總是會令人心理毛毛的,擔心會不會哪里天產品出了問題。
「感測技術自有化,將是所有感測大廠致力追求的目標?!共徽撌亲孕虚_發(fā)或者透過并購獲得技術,在感測技術自有化之后,感測大廠將更容易打造質量一致的多軸感測平臺。重點是,技術自有,對于系統(tǒng)的整合,更將如順水推舟般地容易。