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傳感器融合將更進一步成為常態

發布日期 2019-05-25
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(EuropeanMEMS&SensorsSummit)明顯可以看到,傳感器變得越來越複雜、精巧且極其智慧化,並持續普及於現代生活的各個領域。隨着傳感器不斷收集龐大的數據,以便讓車輛實現自動化、城市和工廠變得更加智慧,我們看到許多關於傳感器融合、邊緣人工智能(AI)的需求和數據隱私問題,以及越來越多結合生物傳感器的醫療應用。

參與這項盛會的主講人和與會者熱烈討論目前在歐洲發展中的強大傳感器生態系統。例如我們最近報導一個聯盟正在開發用於檢測氣體洩漏的中紅外線光子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OuraHealth,它將PPG傳感器封裝在指環中以測量各種心率參數;而Oticon則在其助聽器產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(BoschSensortec)、英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)和意法半導體(STMicroelectronics;ST)等業界主導企業均強調其多樣化傳感器解決方案適用於從可穿戴技術到自動駕駛車等各種應用,其技術展示並為MirSense、IRLYNX、Xenomatix和TuskIC等開發傳感器技術的創新型或新興公司提供了一個平台。

ST總裁兼首席執行官Jean-MarcChery在開幕發表主題演講,他提到歐洲雖然未能在下一代通訊領域取得 地位,但“在為智慧自主性、智能卡車、智慧城市、智慧工廠與醫保健領域連接500-600億台設備方面,我們可望打一場勝仗。”

顯然地,這一部份與ST聚焦于核心的汽車和工業市場有關,但也反映了這樣一個事實——歐洲在為這些垂直產業的許多建構模塊進行研發方面,仍然扮演關鍵角色。

這場年度會議實際上分為兩部份:一部份討論MEMS和傳感器,另一部份則着重於影像傳感器。但從最終意圖和目標來看,它是一場關於傳感器的會議,而傳感器融合的關鍵在於強調系統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、未來工廠還是醫療保健,傳感器子系統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,以及各種化學物質和氣體,以實現用於追蹤、解釋和反饋相關信息的閉路系統。

這一點在汽車產業中最為明顯,它必須同時部署視覺、雷達和其他傳感器的組合,纔有助于開發人員向用戶確保車輛在自動駕駛模式下能安全駕駛。恩智浦 副總裁兼電子事業部首席技術官LarsReger表示,傳感器在自動駕駛車中佔據最主要的半導體價值,而且,為了 保障安全,視覺和雷達成像傳感器的組合,為駕駛人提供了更大的信心。

雷諾汽車(Renault) 駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛(AD)系統工程主管LucBourgeois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之需求。他強調了傳感器融合在建構以數字呈現感知世界的作用,不僅有助于更加掌握,並進一步做出決策以及分析風險,特別是大數據(bigdata)和人工智能(AI)在實現這一目標的作用。

儘管推動了全自動駕駛車輛的發展,但也必須考慮現實面。Grenoble市政委員會副主席ClausHabfast在發表智能城市的簡報時錶示,多年來,歐洲有許多城市的車輛一直無法實現完全自動駕駛。他說,智能移動性(smartmobility)是每一座智慧城市策略的關鍵要素。無人駕駛車或是連網的自動駕駛車(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據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,並從CAV的所有者和/或使用者那裡取得投資報酬。現在還沒有人能指出誰將在城市中負責這個問題,也不知道如何產生收入和分配。”他並補充說:“當CAV必須與普通車輛並存時,最終如果不是發展成為奢華車輛,就是只會讓交通和塞車情況更加惡化。”儘管如此,他認為,歐洲由於擁有廣氾的大眾運輸客戶基礎,城市當局已準備好在發展CAV基礎設施方面發揮主導作用。時間快轉到現在以及展望未來,市場咨詢公司RolandBerger合夥人MichaelAlexander指出,消費者對於這種以智能型手機般人機接口實現個人信息娛樂與服務的期待,不但持續推動着傳感器的需求,同時也為車輛與消費性電子創造了一種平台的融合。加上越來越多的識別、安全性、數據整合和分析等傳感器需求浮現,一個連接智能設備與IoT平台的通用生態系統,將能進一步調整並部署于多個產業——例如汽車、金融服務以及保健或醫療應用等。

IHSMarkit的MEMS和傳感器首席分析師ManuelTagliavini描述蘋果公司(Apple)如何在2013年至2017年的短短4年間創造出指紋傳感器市場后又扼殺掉這一市場。他說,iPhoneX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,隨着屏幕尺寸增加,指紋傳感器將逐步被整並至顯示器中,例如Vivo等中國OEM正積極採用屏幕下指紋(displayfingerprint)感測技術。

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傳感器用於取代部檢測的IR傳感器——Apple的這一用途是iPhoneX上昂貴的客制組件。AppleiPhoneX使用了ToF與TrueDepth相機的近紅外線(NIR)氾光感應組件組合,並應用於臉部識別。除了Apple,他表示其他手機OEM如三星(Samsung)、華為(Huawei)、Oppo、Vivo和小米(Xiaomi)據稱也正致力于開發類似的FaceID系統,但採用的是標準ToF組件或低成本的多數組ToF。

根據YoleDéveloppement 分析師EricMounier,由於智慧汽車、手機、5G和工業4.0帶來深遠的影響力,幾種電子產業大勢正推動着MEMS傳感器市場進展。


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