小小MEMS支撐物聯(lián)網(wǎng)大市場

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)。近日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）在MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）主題演講中，也分享了類似觀點(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。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。“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。

“曾經(jīng)有一個火災(zāi)報(bào)道，兩個消防員進(jìn)入火場之后因?yàn)檎也坏交貋淼穆范鵂奚恕Ｈ绻幸粋€集成MEMS慣性傳感器的電子設(shè)備可以在室內(nèi)實(shí)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(shí)的消防悲劇故事開啟了MEMS創(chuàng)新應(yīng)用的分享。

近年來，大家耳熟能詳?shù)年P(guān)于MEMS在生活中的應(yīng)用是在監(jiān)控監(jiān)測方面，特別是手環(huán)和智能手表等可穿戴產(chǎn)品。“實(shí)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)動員以及訓(xùn)練中可以通過在衣服等裝備中采用MEMS傳感器，實(shí)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)練目的等。

“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。比如我推門進(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、高精度優(yōu)勢

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？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，這也是小米定義手環(huán)之初就準(zhǔn)備解決的。它的產(chǎn)品在測試的時(shí)候，如果不考慮振子頻繁振動的情況下，持續(xù)使用時(shí)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1.8uA的ADXL362輕松幫助小米實(shí)現(xiàn)了其超低功耗的設(shè)計(jì)，而這款產(chǎn)品在2015年實(shí)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。

“有的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?shí)現(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，大大節(jié)約了人力成本和時(shí)間成本。”Neil指出。

為什么小米手環(huán)使用ADI公司的ADXL362加速度計(jì)？“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(shí)際情況出入很大的計(jì)步結(jié)果是如何出來的？這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(jì)步偏差嚴(yán)重的例子，“這是加速度計(jì)的采樣頻率不夠，導(dǎo)致將飛機(jī)高頻振動計(jì)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(shí)現(xiàn)對高頻信號干擾被濾除”。

第三個重要的性能指標(biāo)是尺寸。“這很容易理解，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(xiàng)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(shí)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，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、夠輕薄。

“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)80年代即開展了MEMS產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)，其多款MEMS產(chǎn)品在性能和功能上在業(yè)界保持領(lǐng)先地位。

“無論是小米還是大疆的無人機(jī)，為什么選擇ADI的產(chǎn)品？其高性能帶來的安全可靠性非常重要。”Neil指出。事實(shí)上，在市場競爭日益激烈、越來越強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品“快速推向市場”重要性的今天，除了精度、尺寸和功耗三大要點(diǎn)之外，很多廠商還有更深層的關(guān)注，即整體設(shè)計(jì)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)，而我們的傳感器越來越多地將上層處理放到單芯片中，包括數(shù)據(jù)、算法處理等。”Neil介紹。