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博世2013年成为头号MEMS传感器与激励器制造商

根据市场研究公司IHS的报告,在ARM手机与iPad设计订单的帮助下,博世2013年成为头号MEMS传感器激励器制造商。2012年博世与意法半导体在MEMS领域并列第一,2013年博世销售额大增26%至10亿美元,排名超越意法半导体。IHS公司表示,其子公司Bosch Sensortec不仅主宰了中国手机厂商的智能手机加速计市场,而且向苹果iPhone 5s/5c以及iPad Air供应加速计。同样,Bosch Sensortec是三星手机与平板电脑最大的压力传感器供应商,并且开始为索尼、三星与HTC批量生产6轴惯性测量单元,即在一个组合封装中包含加速计与陀螺仪。

就在这一数据发布不久之后,记者采访了Bosch Sensortec亚太地区总裁Leopold Beer,他对Bosch Sensortec完整的MEMS传感器、驱动器和解决方案进行了梳理,同时分析了在智能手机市场之后,哪些新兴应用将会驱动MEMS市场继续发展。“在早期汽车电子技术,已经有了微机电制造的工艺。2007年、2008年智能手机这类消费电子产品问市之后,MEMS传感器应用越来越广泛,Bosch Sensortec子公司开始提供不同传感器在不同消费电子商的应用,包括加速度传感器、地磁传感器、陀螺仪、压力传感器、湿度传感器、组合传感器、ASSN等产品。同时我们也收购了专门做MEMS麦克风的公司Akustica,专门生产MEMS麦克风。同时,我们也扩充到新的可穿戴式设备应用,主要是为以后的物联网技术提供一个完整的解决方案。博世工程师发明的干式蚀刻工艺仍然是当今MEMS制造的基础。”

 

(电子工程专辑)
Bosch Sensortec亚太地区总裁Leopold Beer

Leopold Beer表示博世传感器出货量一直在剧增,“这是累计的出货量统计。在2008年之前,MEMS出货量成长速度比较缓慢,由于主要应用在于汽车电子技术,而这类应用的设计周期通常比较长,MEMS传感器的创新主要由汽车电子推动。到了2008年之后,随着MEMS传感器运逐渐普及用到消费电子产品上,使得此后MEMS传感器市场开始大幅度增长。”

他指出,在此过程中,智能手机是当前消费类电子MEMS发展及科技进步的主要动力。“从2009年开始,由于智能手机快速增长,市场快速增长,可以看到平均每年大约以16%的比例在逐年增加。到了2016年之后,市场进步的脚步可能会变缓,在此之前的主要成长来自于智能手机应用。之后,势必要有一个新的应用促使更多多元化的MEMS传感器的应用。”Leopold Beer指出今后MEMS传感器元件都将以智能手机的应用开发为主轴,拓展新的应用,市场的下一个驱动力将是可穿戴设备和物联网应用。他认为,虽然可穿戴设备的大规模商业化在2017年左右才会出现,但目前客户在这一领域的创新性产品设计已经呈现井喷之势,2014年来自可穿戴设备领域的传感器订单也将有明显增长,博世Sensortec的BMA系列、BMC系列以及其作为业界唯一供货商的在单个封装中集成了压力、湿度和温度传感器的BME系列产品,将满足可穿戴设备的不同设计需求,在市场上大有作为。

“我们看到在智能手机之后,低功耗、高集成度应用的需求如可穿戴装置领域会有更多应用的市场。同时,针对低功耗需求以及单一应用的装置也会有更大需求。举个例子,手机如果装一个加速度传感器,从桌子上拿起来可以启动屏幕,不需要按键就可以开屏。或者摇控器使用后放在桌子上一段时间,可以自动进入节能模式。在多功能高功耗方向,有物联网节点应用,每个器件透过传感装置,互相传达运算信息,可以让物联网应用更多元化。右下角则是高功耗以及单一型的应用,例如放置一个传感器在门口,当门被打开的时候,会通过里面的传感器传送信号,告诉主人你的门被打开了。” Leopold Beer举例说。

(电子工程专辑)
以智能手机应用为主轴的四个MEMS传感器应用方向

Bosch Sensortec所有的多领域技术基础的组合(惯性、地磁性、环境性、声控性……)再加上集成传感器、μC(微控制器)及定制应用软件等解决方案,将为这个市场实现更多元化的应用。Leopold Beer解释说,Bosch Sensortec将主要三个维度的创新互相结合来开创新应用。“首先新型传感器技术,通过新型传感器技术对于实现不同的应用,可以使生活上的行为更加方便与智能。第二个创新方向,多元化传感器的整合。从2011年以前开始提供加速度传感器、压力传感器、电子罗盘传感器到陀螺仪传感器,到新型整合式集成解决方案,可以让客户有更新的应用,并且在设计上更加方便。第三个创新方向,制造低成本的解决方案。很多人会认为博世有新的技术,有高的品质,在产品定价上会非常昂贵。事实上,刚好相反,由于先进技术支持,博世强大的技术支持以及工厂开发,得以让Bosch Sensortec在市场上具有领先的地位,使价格具有非常大竞争力,能够很快获得市场份额。在高效成本解决方案上,也是我们努力的方向。”

目前手机中传感器控制部分的系统设计,通常是主控芯片+一颗传感器控制芯片(MCU)+传感器,出于占PCB面积和成本考虑,这种设计正在向集成化发展,主要是对传感器控制MCU进行集成,呈现两大方向,一种是基于现有手机大多采用多核处理器,且处理器核的数量不断增加,有厂商将传感器控制MCU的功能分担给主控芯片来完成,另一个方向即通过集成控制部分的传感器产品来实现,既降低系统成本,又释放主控芯片的工作量,目前这也是博世Sensortec为代表的一些传感器厂商的重要研发方向。为可穿戴设备应用定制的BNO055传感器就是这样一款产品。

他举了个应用案例来说明BNO055如何帮助客户开发创新设备。“在Hillcrest’s头戴式显示器的应用中,Bosch Sensortec由集成方向出发,有惯性以及磁性传感器集群做整合,也有9轴传感器技术、地磁传感器陀螺仪。在BNO055传感器整合9轴传感元件,并且整合微控制器,配合Bosch Sensortec自己研发的软件,这些软硬件搭配起来,降低客户设计难度,让设计可穿戴式设备物联网的产品客户群,用更少的时间达到最有效的解决方案。环境相关的感测器,在最近发表的环境传感器,包含大气压力感测元件、湿度感测元件以及温度感测元件集成在单一的传感器元件里面,这也是Bosch Sensortec新型应用开发的一个环境传感器。在声学传感器集群,透过微型麦克风以及阵列控制的运算方式,可以让声音更有效清楚的传递。”

“这个解决方案特别之处在于,包含了软件以及硬件解决方案,让目前设计的客户工程师可以快速导入到设计方案,缩短设计时间。目前在智能手机、笔记本电脑及平板电脑等领域都能很快速地应用。此外,还有定制化传感器解决方案,针对预知或者特定应用像计步器或者导航等特殊应用,已经知道它的运算逻辑,可以提供特殊化运算型BNO055解决方案。BNO055解决方案,可以提供弹性自有的设计,期待性的装置或者安全系统,甚至物联网节点的一些新型应用。”

“智能移动终端产品正呈现这样一种趋势,即中低端产品的功能高端化。Bosch Sensortec推出的电子罗盘传感器BMC 156是一款整合三轴地磁传感器与三轴加速度传感器于一体的传感器,以BMC 150 电子罗盘模块为基础,并与Bosch Sensortec 2x2㎜2的加速度传感器引脚兼容。智能手机开发商可轻松将现有加速度传感器的设计升级为功能齐全的电子罗盘设计,或将电子罗盘方案简化为仅有加速度传感器的方案,” Leopold Beer表示,“所以BMC156是所有智能手机平台真正的变革者。”

 

(电子工程专辑)
新智能机平台趋势

他解释说,“市面上的智能手机平台主要分为高中低三个档次,在低端使用加速度传感器,中档的智能手机除了加速度传感器,还有磁力传感器做电子罗盘的应用。高端的还会多一个陀螺仪,甚至是压力传感器以及环境传感器新的需求使用。过去设计结构是由不同传感器组合,来实现在高中低端手机不同的需求,三个平台不能互相兼容,在转换平台的时候要做新的工程设计。有BMC156之后,中档智能手机方案可以直接用一个芯片放到板上,实现电子罗盘中端功能的需求。如果基于价格考量,需要更有价格竞争力状况下要向低端方向改良,不需要重新设计电路板,只要换上BMC156就可以实现低端方案。在电路设计不需要改变的情况下,节省很大的时间以及金钱。同样的,如果要往上设计高端方案,BMC156搭配陀螺仪产品,可以实现陀螺仪功能以及电子罗盘功能的智能手机应用。有了BMC156,可以随时升级到陀螺仪或者高端的智能手机,往下可以提供更有竞争力智能手机解决方案,同时只维持一个电路设计平台,客户在开发阶段就可以节省很多时间和成本。”

除了产品的创新,Leopold Beer认为,做一个系统的解决方案是比较重要的,“在过去,加速度传感器只是做单一应用,但未来是互联网的世界,同时需要不同的MEMS来满足不同的需求,这样供应商才有办法在市场中存活。随着传感器融合的不断加深,如何简化应用开发和产品设计成了厂商的重要考量。因此软件开发工具的易用性成为客户越来越看重的部分。博世BCDS (Bosch Connected Devices and Solutions GmbH) 公司在做新事业拓展,主要是软件开发以及新型商务模式的应用,根据不同客户需求,对产品封装、电气特性以及电路设计部分进行定制化开,发提供一个更完整的解决方案。目前博世Sensortec 80%的产品为标准器件,客户定制化产品占20%。除来自客户需求外,博世Sensortec也会根据不同地域市场的特点推出有针对性的定制化产品,此次推出的BMC156即为满足中国市场需求的定制化产品。”


(责任编辑:ioter)

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