“作為最早進(jìn)行MEMS研發(fā)的企業(yè)之一,ADI在相關(guān)技術(shù)研發(fā)上一直走在世界的前列,MEMS讓創(chuàng)新超越一切可能,我們一直在讓MEMS超越一切可能。”
有人說，下一波推動電子產(chǎn)業(yè)快速增長的機(jī)會是物聯(lián)網(wǎng)，而物聯(lián)網(wǎng)的市場發(fā)展將在很大程度上依賴于包括MEMS在內(nèi)的傳感器技術(shù)。在前不久閉幕的消費(fèi)電子展CES2016上，眾多創(chuàng)新產(chǎn)品也印證了這樣的觀點(diǎn)。
在近日由EEVIA主辦的第五屆“趨勢 創(chuàng)新 共贏”年度中國ICT媒體論壇暨2016產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會上，ADI亞太區(qū)微機(jī)電產(chǎn)品市場和應(yīng)用經(jīng)理趙延輝(Neil)的MEMS主題演講中，也分享了類似的觀點(diǎn)——曾經(jīng)主要針對汽車應(yīng)用的MEMS技術(shù)，在以可穿戴為代表的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中成為其市場增長的關(guān)鍵。“MEMS正在讓創(chuàng)新超越一切可能。”Neil表示。
“MEMS powered”創(chuàng)新無處不在
MEMS傳感器經(jīng)歷了從汽車延伸到手機(jī)的快速成長，現(xiàn)在正在拓展智能穿戴，再到IoT和工業(yè)4.0，成長空間巨大。而其中，中國手機(jī)和智能穿戴等消費(fèi)電子廠家采用的MEMS傳感器越來越多。“有數(shù)據(jù)表明，他們所占全球MEMS的市場份額，已經(jīng)從2011年的9%提升到2015年的30%。”Neil指出。
健康監(jiān)測、運(yùn)動監(jiān)測、貴重物品跟蹤……各種應(yīng)用場景在生活中無處不在
“曾經(jīng)有一個火災(zāi)報道，兩個消防員進(jìn)入火場之后因為找不到回來的路而犧牲了。如果有一個集成MEMS慣性傳感器的電子設(shè)備可以在室內(nèi)實現(xiàn)自動導(dǎo)航，自動記錄你的運(yùn)動軌跡從而指導(dǎo)你按照這個軌跡安全返回，就不會有這樣的悲劇發(fā)生。”Neil以一個真實的消防悲劇故事開啟了MEMS創(chuàng)新應(yīng)用的分享。事實上，MEMS在導(dǎo)航中的應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)不是什么黑科技，包括陀螺儀、加速度傳感器等ADI公司的MEMS慣性傳感器在機(jī)器人導(dǎo)航、安全跟蹤等類似應(yīng)用中獲得采訪，但相關(guān)的創(chuàng)新應(yīng)用機(jī)會依然很多有待開發(fā)。
MEMS對于生活中可能接觸到的應(yīng)用而言，近年來大家耳熟能詳?shù)膽?yīng)該是在監(jiān)控監(jiān)測方面的應(yīng)用，特別是手環(huán)和智能手表等可穿戴產(chǎn)品。“實際上可穿戴產(chǎn)品市場還有大量不一樣的監(jiān)測應(yīng)用，這些創(chuàng)新應(yīng)用正在層出不窮涌現(xiàn)。”Neil指出，并羅列了多個應(yīng)用案例：用于執(zhí)行任務(wù)過程的爆炸沖擊檢測的士兵安全頭盔;在跆拳道和拳擊運(yùn)動員以及冰球等類似身體對抗很激烈的一些比賽以及訓(xùn)練中可以通過在衣服等裝備中采用MEMS傳感器，實現(xiàn)對抗中各種力度和方位數(shù)據(jù)監(jiān)測，達(dá)到智能訓(xùn)練的目的;實現(xiàn)箭速、飛行動力學(xué)和弓性能等信息分析的高精度箭術(shù)運(yùn)動……
“同樣對于可穿戴，我們還可以更廣泛地應(yīng)用到奶牛、寵物以及貴重物品的監(jiān)測上，這些是我們平常大家接觸不是特別多的，但是所有這些點(diǎn)都會是MEMS潛在的增長點(diǎn)。”Neil表示，“萬物互聯(lián)的潛在市場遠(yuǎn)大于我們今天所說的手機(jī)或者我們大家現(xiàn)在所了解的可穿戴，有可能家里面所有的家電、所有的門窗都要放一個MEMS傳感器。比如說我一推門進(jìn)來，家里面的媒體產(chǎn)品打開，晚上起來還可以自動把夜燈打開，這個市場需求非常大。”
低功耗、小尺寸、高精度，讓創(chuàng)新應(yīng)用成為可能
近年來，ADI公司的MEMS產(chǎn)品獲得包括Withings、中國小米、卡西歐等眾多全球領(lǐng)先用戶的采納。“為什么ADI在這些產(chǎn)品里面贏得了市場份額，或者說在我們的售價相對比較高的時候選擇ADI的MEMS傳感器?總結(jié)主要有三點(diǎn)：第一是功耗;第二是精度;第三是尺寸，正是這三點(diǎn)優(yōu)勢幫我們贏得了市場。”Neil指出。
可穿戴產(chǎn)品用戶通常最大的痛點(diǎn)便是需要頻繁充電，這也是小米定義其手環(huán)之初就準(zhǔn)備解決的痛點(diǎn)。它的產(chǎn)品在測試的時候，就是說如果不考慮振子頻繁振動的情況下，持續(xù)使用時間可以達(dá)到三個月，所以保守的說可以達(dá)到用戶一個月不用充電，工作功耗低至 的ADXL362輕松幫助小米實現(xiàn)了其超低功耗的設(shè)計，而這款產(chǎn)品在2015年實現(xiàn)了約1200萬的出貨量，一舉使小米成為全球第二大手環(huán)制造商。“像有客戶給每一個奶牛的脖子上都戴一個MEMS傳感器進(jìn)行奶牛監(jiān)測，有客戶通過了薄膜切斷型燃?xì)獗韥韺崿F(xiàn)五級以上的地震自動切斷以防止二次災(zāi)害的發(fā)生……這頭奶牛直到死掉，或者燃?xì)獗硐乱淮胃聯(lián)Q代之前都不需要換電池，否則人力成本和時間成本太高了。”Neil指出。
小米官方微博——為什么小米手環(huán)使用ADI公司的ADXL362加速度計?
“經(jīng)常有人戴智能手環(huán)坐飛機(jī)國際旅行，在飛機(jī)上不可能有很大的運(yùn)動量，但你一下飛機(jī)手環(huán)就顯示你走了數(shù)千步。這個與實際情況出入很大的計步結(jié)果是如何出來的?這就是由于傳感器精度問題造成的。”對于MEMS傳感器的精度問題，Neil給出了一個常見的計步嚴(yán)重偏差的例子，“這是加速度計的采樣頻率不夠，導(dǎo)致將飛機(jī)高頻振動計算成規(guī)律的低頻運(yùn)動，也可能是傳感器對高頻濾波處理不當(dāng)，導(dǎo)致傳感器不能實現(xiàn)對高頻信號干擾濾除”。
第三個重要的性能指標(biāo)是尺寸。“這個很容易理解了，比如說頭盔上佩戴的和裝在護(hù)欄上的，這也是國內(nèi)的一個項目，裝在護(hù)欄上，如果車輛碰撞了都知道哪一塊出現(xiàn)碰撞，這都需要尺寸非常小，所以對尺寸上也是有很高的要求。”Neil指出。事實上，MEMS近年來在很多創(chuàng)新應(yīng)用中，對產(chǎn)品尺寸都有非常苛刻的要求，例如珠寶等奢侈品的安全跟蹤、便攜導(dǎo)航功能需要的陀螺儀、磁力計MEMS，甚至我們的信用卡里面都有機(jī)會用到MEMS，這些都要求MEMS夠小、夠薄。
基于ADI MEMS陀螺儀和MEMS 加速度計的大疆無人機(jī)
ADI，讓MEMS超越一切可能
“作為最早進(jìn)行MEMS研發(fā)的企業(yè)之一，ADI在相關(guān)技術(shù)研發(fā)上一直走在世界的前列，MEMS讓創(chuàng)新超越一切可能，我們一直在讓MEMS超越一切可能。”Neil指出。據(jù)悉，ADI公司在上世紀(jì)八十年代即開展了MEMS產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)，2002年其MEMS產(chǎn)品出貨量已達(dá)到一億片!而三年前出貨量已經(jīng)超過10億片。其多款MEMS產(chǎn)品在性能和功能在業(yè)界保持領(lǐng)先地位。
ADI創(chuàng)新MEMS產(chǎn)品線發(fā)展roadmap
“前面介紹過的在小米手環(huán)上獲得應(yīng)用的ADXL362，四年前推出時就是全球功耗最低的加速度計。而直到今天，它依然是該領(lǐng)域的最低功耗記錄保持者。”Neil指出。事實上，類似的紀(jì)錄保持者在ADI還不少，據(jù)Neil指出，該公司2011年發(fā)布的第一顆能夠支持到175度高溫的雙軸iMEMS加速度計ADXL206，直到今天ADI還是唯一一家能夠做到支持175度高溫傳感器的廠商。此外，ADXL375是同類最高帶寬和最低功耗的3軸、200g數(shù)字MEMS加速度計;戰(zhàn)術(shù)級10自由度傳感器ADIS16488在重力加速度效應(yīng)、溫度系數(shù)和帶寬等重要特性方面超過所有其它同類陀螺儀/IMU產(chǎn)品(改善最多可達(dá)100倍)……
“無論是小米還是大疆的無人機(jī)，他們?yōu)槭裁催x擇ADI的產(chǎn)品?MEMS器件的高性能帶來的安全和可靠性非常重要。”Neil指出。事實上，在市場競爭日益激烈、越來越強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品“Time to market”重要性的今天，除了在精度、尺寸和功耗這三大metric之外，很多廠商還有更深層的關(guān)注，即整體設(shè)計技術(shù)支持。“傳統(tǒng)的傳感器市場一般是傳感器提供一個原始數(shù)據(jù)，而我們的傳感器將越來越多的上層處理放到單芯片里面，包括數(shù)據(jù)的處理、算法的處理等。”Neil介紹。
