MEMS作為智能傳感器代表，是目前傳感器市場發(fā)展的重點(diǎn)，在過去幾年里有過非常風(fēng)光的增長歷程，特別在消費(fèi)類電子“手機(jī)”這個(gè)行業(yè)里。如今隨著MEMS技術(shù)不斷演進(jìn)，也在嘗試新的產(chǎn)業(yè)化方向，業(yè)界似乎達(dá)成了這樣一個(gè)共識：下一波MEMS發(fā)展將會是以工業(yè)、醫(yī)療及汽車為應(yīng)用對象的中高端MEMS市場，各路諸侯正在摩拳擦掌，積極布局。

新品發(fā)布

近日，意法半導(dǎo)體（ST）在京召開了新產(chǎn)品發(fā)布會，為瞄準(zhǔn)先進(jìn)工業(yè)感測應(yīng)用，ST將于今年面向工業(yè)市場推出全新的高分辨率、高穩(wěn)定性的3軸加速度計(jì)傳感器——IIS3DHHC，并履行其推動(dòng)先進(jìn)自動(dòng)化和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）市場發(fā)展的承諾，ST公司將為工業(yè)產(chǎn)品提供不低于10年供貨保證。IIS3DHHC是2018年第一款亮相的新型傳感器，可確保長時(shí)間運(yùn)行，同時(shí)在寬溫環(huán)境內(nèi)也能夠確保測量的精準(zhǔn)度。該款產(chǎn)品主要適用于通信系統(tǒng)的天線定位、保證建筑物和橋梁安全的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（SHM）設(shè)備、以及各種工業(yè)平臺所用的穩(wěn)定器或調(diào)平器。出色的精度穩(wěn)定性和耐用性使其非常適用于高靈敏度角度傳感器和安全傳感器，以及高端數(shù)碼相機(jī)（DSC）的拍照防抖系統(tǒng)。

“為打造高質(zhì)量工業(yè)傳感器，意法半導(dǎo)體在MEMS設(shè)計(jì)和高產(chǎn)率的制造工藝方面加大投入，讓客戶能以較低的成本擁有超高性能產(chǎn)品。新產(chǎn)品非常適合那些對高精度、重復(fù)性和耐用性要求極高的應(yīng)用。” 意法半導(dǎo)體副總裁，MEMS傳感器產(chǎn)品部總經(jīng)理Andrea Onetti表示。ST預(yù)計(jì)在未來幾個(gè)月將持續(xù)推出新型的工業(yè)級精密傳感器，包括多合一傳感器、專用傳感器和功能完整的慣性測量模塊，這些新產(chǎn)品都將納入ST十年供貨承諾之列。

此外在發(fā)布會上，意法半導(dǎo)體副總裁、MEMS傳感器產(chǎn)品部總經(jīng)理Andrea Onetti先生還著重介紹了半導(dǎo)體市場的發(fā)展趨勢，MEMS傳感器在不同領(lǐng)域里的應(yīng)用情況以及在智能工業(yè)領(lǐng)域里ST的產(chǎn)品的優(yōu)勢。

意法半導(dǎo)體副總裁、MEMS傳感器產(chǎn)品部總經(jīng)理Andrea Onetti

暢談MEMS未來發(fā)展趨勢

在2005年左右MEMS實(shí)現(xiàn)了第一次井噴式發(fā)展，最主要的受益者為智能手機(jī)領(lǐng)域，由于智能的需求，傳感器的應(yīng)用為手機(jī)帶來了質(zhì)的飛躍。的確如此，MEMS市場發(fā)展已進(jìn)入“黃金時(shí)代”，以智能手機(jī)為代表的消費(fèi)電子產(chǎn)品大幅拉升MEMS器件的出貨量。然而，現(xiàn)在似乎已經(jīng)進(jìn)入了穩(wěn)定時(shí)期，一方面智能手機(jī)/便攜式應(yīng)用市場已接近飽和，MEMS市場增速較之前幾年已明顯放緩，另外國內(nèi)公司也批量進(jìn)入該市場，加劇了競爭態(tài)勢。但是，在其他市場里依然蘊(yùn)藏著豐富的“寶藏”等待著被挖掘，比如工業(yè)、醫(yī)療和汽車領(lǐng)域還在提供增長和盈利的能力?？梢钥闯?，新一波MEMS浪潮勢必會發(fā)生在智能時(shí)代中，這不僅限于手機(jī)，更多的是為自動(dòng)化和智能工業(yè)領(lǐng)域提供更多元化的服務(wù)。

Andrea提到隨著智能時(shí)代的發(fā)展，傳感器在其領(lǐng)域里的作用必不可少，而且可以肯定的是傳感器在這當(dāng)中的作用比手機(jī)里面的作用大得多。具體來講，系統(tǒng)會要求傳感器的精度更高，要有更好的解決方案以及更高性能的輸出。這對于產(chǎn)品的定義、規(guī)格制造以及研發(fā)都將是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。

在介紹到ST在20年來的發(fā)展進(jìn)程時(shí)，Andrea說道：“在消費(fèi)領(lǐng)域里，對不同類別的傳感器從雛形到大批量生產(chǎn)再到大批量應(yīng)用的過程中，ST對傳感器性能和測試矯正能力的提升都有著自己獨(dú)到的技術(shù)。” 就MEMS這一塊來講，Andrea強(qiáng)調(diào)了所有制造的部分全部是由ST公司自己100%掌控，包括生產(chǎn)、矯正和測試環(huán)節(jié)，均有ST負(fù)責(zé)優(yōu)化，這無疑是一個(gè)巨大的優(yōu)勢。此外，憑借著超過500萬片/天的元器件出貨量規(guī)模和高產(chǎn)能的優(yōu)勢，在面對工業(yè)類應(yīng)用產(chǎn)量爆發(fā)的環(huán)境下ST也會從容應(yīng)對。

ST在智能工業(yè)中的關(guān)鍵作用

在工業(yè)領(lǐng)域里對傳感器的要求更為嚴(yán)苛。Andrea舉例道，目前為止，大部分人對MEMS生產(chǎn)的理解還是在過去消費(fèi)類市場里的應(yīng)用。以麥克風(fēng)為例，人的聲音頻率在20-20KHz的范圍內(nèi)，但在智能制造應(yīng)用中大都是機(jī)器與機(jī)器的互動(dòng)，同樣要感知和檢測這樣的聲音的話就需要更高的頻譜，更高的帶寬。隨著應(yīng)用場景的拓展和工業(yè)類應(yīng)用的廣泛性，對于同一個(gè)傳感器它的應(yīng)用不一樣，規(guī)格自然會有所區(qū)別。所以設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到是否能滿足在智能制造、智能工業(yè)里面的需求。而且，到了工業(yè)類產(chǎn)品，整個(gè)的工業(yè)設(shè)施的生命周期跨度會很久，少則五年多則十年之久。針對這樣的需求，ST向市場也做出了鄭重承諾，所有在工業(yè)類里產(chǎn)品的供貨周期也一定會在十年以上。

不論是第四次工業(yè)革命還是《中國制造2025》，強(qiáng)調(diào)的核心都是智能化。要達(dá)到智能制造，就是要讓機(jī)器更加智能，不僅智能地知道身處的環(huán)境和現(xiàn)在的工作狀態(tài)，還要有自我診斷和自我修復(fù)能力?；诖吮尘跋拢?Andrea強(qiáng)調(diào)：“針對工業(yè)領(lǐng)域，不同的機(jī)器具有不同的功能，每一臺機(jī)器都有自己的規(guī)格設(shè)定，要用傳感器去檢查林林總總的信號，因此傳感器就要有針對的去設(shè)定。”所以為了解決設(shè)定問題，ST還提供了一個(gè)非常完整的MCU開發(fā)平臺，在整個(gè)生態(tài)鏈上，用戶可以基于這個(gè)開發(fā)平臺去做很多自定義的開發(fā)。其靈活性可以完完全全細(xì)化到單一機(jī)器層面，可以把這些信號上傳到系統(tǒng)集成商那里，再由系統(tǒng)集成商提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)。不同類別的傳感器可以按照需求去檢測，采集林林總總不一樣的信息，報(bào)到后臺去做數(shù)據(jù)分析，再反饋到各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間做一個(gè)閉環(huán)的控制。

針對不同的市場需求，在產(chǎn)品布局方面Andrea表示運(yùn)動(dòng)傳感器只是一個(gè)開端，在ST的規(guī)劃當(dāng)中，智能工業(yè)應(yīng)用的布局超過了運(yùn)動(dòng)傳感器本身。在這方面ST有著高超的校正技術(shù)，以溫度和濕度傳感器為例，傳感器的特性會在不同的溫度下有著不同的表現(xiàn)，如果可以通過很好的溫度校正，就可以使整個(gè)的性能達(dá)到更優(yōu)的狀態(tài)。ST后續(xù)的布局里面除了有運(yùn)動(dòng)、震動(dòng)、角度測量的MEMS傳感器，還有基于溫濕度、氣壓和聲音等產(chǎn)品。可以看出，針對智能工業(yè)的應(yīng)用里那些變化多端的需求，ST通過一系列的技術(shù)去更改傳感器參數(shù)以達(dá)到工業(yè)類的應(yīng)用、性能、產(chǎn)品的生命周期要求，確保在使用的過程中有實(shí)時(shí)的性能提升。

設(shè)備智能化安裝市場需求量巨大

在談到將工業(yè)應(yīng)用里的設(shè)備進(jìn)行智能加裝這一塊，Andrea說道：“新設(shè)備加裝這塊每年會有大約8千萬美元的市場容量，但是現(xiàn)有設(shè)備的升級改造才是更大的蛋糕，難度也是更大的?！?如果要把整個(gè)行業(yè)變成一個(gè)智能的連接網(wǎng)絡(luò)，從傳感器本身到傳輸方面，ST都可以提供完整的方案；此外，ST的傳感器是從消費(fèi)類應(yīng)用衍生而來，功耗方面可以做得很好，即便是電池供電的應(yīng)用，也可以使整個(gè)生命周期有效期達(dá)到幾年以上。

應(yīng)需而變，量身打造個(gè)性方案

條件檢測是在智能工業(yè)里是重中之重，檢測的數(shù)據(jù)是否精確直接影響著設(shè)備的使用效率和壽命。ST以馬達(dá)檢測為例提到了如今數(shù)據(jù)處理的痛點(diǎn)。眾所周知，我們檢測到的速度、加速度、聲學(xué)噪聲等數(shù)據(jù)可告知馬達(dá)是否工作在正常狀態(tài)；數(shù)據(jù)也可以傳輸?shù)皆贫?，但是隨著24小時(shí)不間斷的信息采集，云端也會承受著巨大的壓力?；诖饲闆r，ST按照不同應(yīng)用的需求可以量身訂做，即不同類別的信息可以通過若干個(gè)傳感器進(jìn)行本地采集，然后在本地的模塊里面進(jìn)行信號預(yù)處理，當(dāng)經(jīng)過本地化的人工智能綜合判別有異常后再把那些不符合工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)上報(bào)到云端，平時(shí)產(chǎn)生的就是些小數(shù)據(jù)量。這樣做既可以精簡了整個(gè)系統(tǒng)，采集的信號多元性也得到了提升。這套方案表明了ST提供的方案不單單是以檢測到這個(gè)設(shè)備各種信息讓整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到更高級別、更高特性的效果為目的，還可以讓整個(gè)系統(tǒng)在達(dá)到更高效果的同時(shí)保證了經(jīng)濟(jì)性。

在問到MEMS傳感器的自動(dòng)化應(yīng)用在未來競爭的焦點(diǎn)是什么的時(shí)候，Andrea提到了2大方面：一是供應(yīng)鏈，在智能制造、智能工業(yè)、汽車，特別是工業(yè)領(lǐng)域，很多產(chǎn)品具有客戶定制化，其需求在數(shù)量上跨度很大，這就必然考驗(yàn)了廠商供應(yīng)鏈的服務(wù)體系，ST將會憑借著自身全控的供應(yīng)鏈體系去服務(wù)變化多端的市場。二是在產(chǎn)品分類上，ST同樣擁有著巨大的優(yōu)勢，他們有著最廣泛產(chǎn)品布局，有能力把不同類別的傳感器應(yīng)用到智能工業(yè)里，滿足應(yīng)用需求的各種規(guī)格，提供更多元化的產(chǎn)品，特別是高精度這一塊，ST可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求對其裁剪。

綜合來看，傳感器在工業(yè)類應(yīng)用里較之消費(fèi)類應(yīng)用，其主要區(qū)別在于性能要求更高了，精度要求更高了，生命周期更長久了。ST有足夠的信心憑借著各種先進(jìn)的方案去服務(wù)這個(gè)巨大的市場，以更快的速度進(jìn)行產(chǎn)品布局去完善符合工業(yè)類的各種需求?，F(xiàn)在來看，他們確實(shí)已經(jīng)在行動(dòng)，在生命周期方面ST給出了10年供貨承諾的保障，在精度方面ST有著對自主產(chǎn)品100%的控制權(quán)并且有信心做到更好。

中國未來20年，是物聯(lián)網(wǎng)，人工智能和智能制造規(guī)?；l(fā)展的時(shí)代。無論哪個(gè)領(lǐng)域，傳感器作為感知層，都會發(fā)揮不可替代的作用。當(dāng)傳感器達(dá)到一定數(shù)量規(guī)模的時(shí)候，MEMS技術(shù)就會凸顯出優(yōu)越性：低成本，批量化，可大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，注定未來會發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｃ鎸@瞬息萬變的智能工業(yè)時(shí)代，ST已經(jīng)準(zhǔn)備好去迎接在這巨大潛力市場下的任何挑戰(zhàn)。