作為智能時代的重要基礎元件，MEMS傳感器需求近些年迅猛增長。有數(shù)據(jù)預計到2019年將超過100億美元，年復合增長率約為11.2%。其中，消費類成為MEMS傳感器的重要市場。而Yole Developpement研究報告預測，全球消費電子MEMS傳感器市場到2018年將達到64億美元。
在剛剛落下帷幕的2018年慕尼黑上海電子展上，全球領先的MEMS傳感器供應商Bosch Sensortec面向中國市場正式發(fā)布三款重磅產品，其中包括兼具低功耗和高性能完美適用于可穿戴設備的加速度計BMA400、適用于AR/VR的高性能慣性測量單元（IMU）BMI085和用于物聯(lián)網中虛擬用戶界面的交互式投影模塊，進一步將其在消費類市場的領地擴展至更大疆域。
圖1：2018慕尼黑上海電子展博世展臺
圖2：Bosch Sensortec GmbH 亞太區(qū)總裁Leopold Beer
Bosch Sensortec亞太區(qū)總裁Leopold Beer在展會同期舉辦的Bosch“萬象更芯，智享未來”新聞發(fā)布會上表示：“全球MEMS市場目前大概有50億美元規(guī)模，主要應用于除了汽車之外，還有手機、消費類、工業(yè)等領域。目前智能手機中用到了大量傳感器如陀螺儀、壓力傳感器、溫濕度傳感器等，但是未來MEMS傳感器增長的方向不止是手機，其他消費領域如可穿戴設備、AR/VR、智能眼鏡等領域也是博世未來重點的投資方向。”
圖3：Bosch Sensortec調整戰(zhàn)略，正在擴大消費類目標市場領地
克服可穿戴設計痛點，超低功耗與高性能結合傳感器成剛需
2017年可穿戴市場出現(xiàn)了許多令人興奮的產品如新型智能手表、科技型服裝以及健身活動追蹤器。IDC公布的有關全球可穿戴設備的調查報告顯示，2017年可穿戴設備的出貨量達11540萬臺，比2016年的10460萬臺增加了10.3%。整個可穿戴設備市場的出貨量將從今年的1.132億件增加到2021年的約2.223億件。
智能家居、智慧農業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等IoT的細分領域已經有所成果，但是沒有大規(guī)模普及。Bosch Sensortec微機電系統(tǒng)(MEMS)產品領域總負責人Ralf Schellin在發(fā)布會上表示：“因為IoT的應用太碎片化，我認為不會有殺手級的應用爆發(fā)，但是智能家居和個人健康相關的應用會在比較早期體現(xiàn)出價值，尤其是這兩個領域的結合，通過可穿戴產品獲取個人身體健康，再與智能家居的整合，它的價值會很容易呈現(xiàn)出來。”
圖4：Bosch Sensortec微機電系統(tǒng)(MEMS)產品領域總負責人Ralf Schellin
智能手機的尺寸和重量不斷增加，用戶運動時攜帶非常不便，更小尺寸的集成了運動檢測性能的可穿戴設備應用而生。由于“永不斷訊”功能的要求，可穿戴設備需要頻繁充電，這就需要一個低功耗的解決方案讓電池續(xù)航能力更強。同時，為了更好的適應消費者的需求，手環(huán)的功能也在不斷豐富，除了計步功能，還增加了時尚和設計的元素。此外，可穿戴設備也會衍生出更多元化的產品，包括手表、耳環(huán)到珠寶、服飾等。
圖5：兼具超低功耗和高性能的加速度計BMA400實物圖
通常加速度計的低功耗和高性能不可兼得，而BMA400在設計時已經同時把這兩個要求設計在產品中。Ralf Schellin強調：“BMA400憑借其步進式計數(shù)器僅4μA的超低耗電量，搭配其智能電源管理功能，能大幅度延長可穿戴設備電池的使用壽命。”
圖6.Bosch Sensortec 旗下的BMA400如何解決用戶痛點
BMA400是專門為可穿戴設備設計的目前為止無可比擬的產品，除了兼具低功耗和高性能的特點，它的體積只有2.0 x 2.0 x 0.95mm3，可以設計到很微小的手表、耳環(huán)甚至眼鏡當中，得益于其緊湊型的封裝，BMA400可以被集成至其他可穿戴設備中，助力含有時尚元素的可穿戴設備的推廣。
除了用于可穿戴設備，BMA400獨一無二的超低功耗和高性能的結合，還能激發(fā)開發(fā)者設計出更多IoT相關的應用，甚至養(yǎng)殖業(yè)、橋梁震動檢測等無法經常更換電池的IoT應用場景。
突破技術瓶頸，AR/VR高端市場前景廣闊
據(jù)Digitimes Research預計，從2017年到2022年AR與VR頭戴式設備的全球出貨量年均復合增長率將達到41.6%，更高端的AR/VR設備的銷量是這片市場能不能進一步擴大的關鍵。
Ralf Schellin指出：“低價位的頭戴式顯示器未來兩年會獲得更多的市場份額，但是我們可以看到更多的獨立式的高性能頭盔會長期獲得市場的份額，AR、VR的應用也會快速增長。”
作為BMI055的下一代產品，BMI085是一款專為虛擬和增強現(xiàn)實應用而設計的高性能慣性測量單元。針對AR/VR設備最容易出現(xiàn)的暈眩問題，BMI085結合了極低漂移陀螺儀和低噪聲加速度計，可顯著減少令人不適的暈動病效應，其對頭部運動的超精確瞬時檢測將時間延遲縮短至幾乎不可察覺的最小值。此外，BMI085具有堅如磐石般的溫度穩(wěn)定性，能夠提供令人印象深刻的低溫度系數(shù)補償（TCO），通常小于0.2 mg/K，且溫度系數(shù)靈敏度（TCS）可達0.002％/K。陀螺儀的偏置不穩(wěn)定性通常低于2°/h。
圖7：高性能慣性測量單元BMI085實物圖
IoT與AI結合，交互投影模塊將IoT應用推向更高水平
IDC研究數(shù)據(jù)表明，全球物聯(lián)網(IoT)支出金額預估將以14.6%的年增長率增至2018年的7,725億美元，2020年將突破1兆美元整數(shù)關卡，2021年進一步升至1.1兆美元，2017-2021年平均復合年增率(CAGR)預計為14.4%。未來更多的應用場景如智能音箱、語音控制等對低功耗和緊湊解決方案及可視化用戶界面需求也將越來越多。盡管如此，IoT的發(fā)展仍然受到多方面的限制：大屏顯示、移動設備需要頻繁充電、線上購物語音控制不足以應對所有場景等。
圖8：Bosch Sensortec互動投影模塊，用以實現(xiàn)虛擬用戶界面
“交互式投影模塊體積小，解決了顯示屏大的痛點。且具有超低功耗性能，界面在投影的時候移動，不投影時不需要移動。交互式投影模塊可通過MOEMS技術實現(xiàn)免對焦激光投影，并可靈活地將任何表面轉變?yōu)橛葹橹庇^和具有視覺吸引力的虛擬用戶界面（UI），非常適合與家用電器、智能揚聲器、增強現(xiàn)實眼鏡、可穿戴設備等配合使用。”Bosch Sensortec GmbH 亞太區(qū)總裁Leopold Beer表示，“相對于DLP、LCOS技術，MOEMS激光掃描技術是通過激光直接打到要成像的地方，所以不需要鏡片的對焦環(huán)來對焦，可實現(xiàn)自動對焦。”
Bosch Sensortec交互式投影模塊的出現(xiàn)，有望推動物聯(lián)網各細分領域的應用達到更高水平。Leopold Beer非常看好交互投影應用的發(fā)展， “未來使用場景將會越來越多，更多的使用者將會接受它的價值。三年以后，可能會迎來一個大量爆發(fā)期。”
MEMS傳感器發(fā)展趨勢總結
隨著終端產品對微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網絡化的要求，傳感器也正向更小、更快、更靈活等方向發(fā)展。Ralf Schellin最后總結道，未來傳感器將會有三大發(fā)展趨勢：
第一、傳感器和傳感器之間的整合。
第二、傳感器和MCU以及算法的整合。
第三、整合之后的連接，比如通過藍牙把傳感器和處理器整合在一起，提供獨立的模塊給IoT客戶使用。
這次新推出的三款產品符合上述發(fā)展趨勢，可真正滿足新的市場需求：智能運動傳感器BMA400可增長可穿戴設備10倍的電池壽命；高性能IMU BMI085可實現(xiàn)逼真的增強和虛擬現(xiàn)實體驗；互動投影模組為新興IoT應用提供靈活的人機界面。作為MEMS傳感器行業(yè)的領先廠商，Bosch Sensortec希望通過不斷創(chuàng)新的技術，推動下游應用的發(fā)展，致力于為智能手機、電腦、可穿戴和IoT設備等領域提供世界最先進的傳感解決方案。