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傳感器智能化:數據融合+人工智能,推動2023年達到千億美元市場

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發布時間:
2018/10/11

從最近在法國格勒諾布爾市(Grenoble)舉行的歐洲MEMS與傳感器高峰會(European MEMS & Sensors Summit)明顯可以看到傳感器變得越來越復雜、精巧且極其智能化,并持續普及于現代生活的各個領域。隨著傳感器不斷收集龐大的數據,以便讓汽車實現自動化、城市和工廠變得更加智能,我們看到許多關于傳感器融合、邊緣人工智能(AI)的需求和信息隱私問題,以及越來越多結合生物傳感器的醫療應用。

參與這項盛會的演講人和與會者熱烈討論目前在歐洲發展中的強大傳感器生態系統。例如我們最近報導一個聯盟正在開發用于檢測氣體泄露的中紅外線光子傳感器;英國研究人員設計出可配對手持CMOS傳感器與Android手機App的裝置,能以低成本簡易測量慢性心臟病或前列腺癌。今年初,我們還報導了Oura Health,它將PPG傳感器封裝在指環中以測量各種心率參數;而Oticon則在其助聽器產品中整合傳感器和處理能力,擴展助聽以外的其他功能。

在今年的高峰會上,博世(Bosch Sensortec)、英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)和意法半導體(STMicroelectronics)等業界領先企業均強調其多樣化傳感器解決方案適用于從可穿戴技術到自動駕駛汽車等各種應用,其技術展示并為MirSense、IRLYNX、Xenomatix和Tusk IC等開發傳感器技術的創新型或新興公司提供了一個平臺。

意法半導體總裁兼執行長Jean-Marc Chery在開幕發表主題演講,他提到歐洲雖然未能在下一代通訊領域取得領先地位,但“在為智能自主性、智能汽車、智慧城市、智慧工廠與醫保健領域連接500~600億臺設備方面,我們可望打一場勝仗。”

顯然地,這一部份與意法半導體聚焦于核心的汽車和工業市場有關,但也反映了這樣一個事實——歐洲在為這些垂直產業的許多建構模組進行研發方面,仍然扮演關鍵角色。

這場年度會議實際上分為兩部份:一部份討論MEMS傳感器,另一部份則著重于圖像傳感器。但從最終意圖和目標來看,它是一場關于傳感器的會議,而傳感器融合的關鍵在于強調系統不僅取決于一個傳感器,而是必須依賴多個傳感器輸入。無論是自動駕駛汽車、智慧城市、智慧工廠還是醫療保健,傳感器子系統通常包含來自不同來源的多種傳感器類型——測量溫度、壓力、接近度和位置等參數,以及各種化學物質和氣體,以實現用于追蹤、解釋和反饋相關信息的閉環系統。

這一點在汽車產業中最為明顯,它必須同時部署視覺、雷達和其它傳感器的組合,才有助于開發人員向用戶確保車輛在自動駕駛模式下能安全駕駛。

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恩智浦資深副總裁兼電子事業部技術長Lars Reger表示,傳感器在自動駕駛汽車中占據最主要的半導體價值,而且,為了絕對保障安全,視覺和雷達傳感器的組合,為乘車人提供了更大的信心。

雷諾汽車(Renault)高級駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛系統工程主管Luc Bourgeois也談到了使用包括car-to-X、雷達、激光雷達、攝像頭和超聲波傳感器的互補傳感器技術的需求。他強調了傳感器融合在建構以數字呈現感知世界的作用,不僅有助于更加掌握,并進一步做出決策以及分析風險,特別是大數據(Big Data)和人工智能(AI)在實現這一目標的作用。

盡管推動了全自動駕駛汽車的發展,但也必須考慮現實面。Grenoble市政委員會副主席Claus Habfast在發表智慧城市的簡報時表示,多年來,歐洲有許多城市的車輛一直無法實現完全自動駕駛。他說,智能移動性(smart mobility)是每一座智慧城市策略的關鍵要素。無人駕駛汽車或是聯網的自動駕駛汽車都必須仰賴與其他車輛的無縫通訊,以及傳感器和進行數據處理的外部基礎設施。

但是,他說:“這個值得信賴的自動駕駛汽車基礎設施尚未到位,必須要有人進行部署與操作,并從自動駕駛汽車的所有者和/或使用者那里取得投資報酬。現在還沒有人能指出誰將在城市中負責這個問題,也不知道如何產生收入和分配。”他并補充說:“當自動駕駛汽車必須與普通車輛并存時,最終如果不是發展成為奢華車輛,就是只會讓交通和塞車情況更加惡化。”盡管如此,他認為,歐洲由于擁有廣泛的大眾運輸客戶基礎,城市當局已準備好在發展自動駕駛汽車基礎設施方面發揮主導作用。

Apple創造/扼殺指紋識別傳感器市場?

幾年前,我曾經開著一臺Tesla在加州Lawrence Expressway高速公路上兜風(這臺車是向NetSpeed Systems執行長Sundari Mitra借來的,她最近剛剛把公司賣給了英特爾),就像其他人一樣,我當時覺得這臺車就像是“裝了四個輪子的iPhone”一樣拉風。

時間快轉到現在以及展望未來,市場咨詢公司Roland Berger合伙人Michael Alexander指出,消費者對于這種以智能手機般人機介面實現個人資訊娛樂與服務的期待,不但持續推動著傳感器的需求,同時也為汽車與消費類電子創造了一種平臺的融合。加上越來越多的識別、安全性、數據整合和分析等傳感器需求浮現,一個連接智能設備與物聯網平臺的通用生態系統,將能進一步調整并部署于多個產業——例如汽車、金融服務以及保健或醫療應用等。

IHS Markit的MEMS和傳感器首席分析師Manuel Tagliavini描述蘋果(Apple)公司如何在2013年至2017年的短短4年間創造出指紋識別傳感器市場后又扼殺掉這一市場。他說,iPhone X的效應將會在2021年以前消滅掉市場上超過9億顆指紋識別傳感器。該公司預測,隨著屏幕尺寸增加,指紋識別傳感器將逐步被整并至顯示器中,例如vivo等中國OEM廠商正積極采用屏幕下指紋識別傳感技術。

在光傳感器市場,飛行時間(ToF)傳感器將占據主導地位,其中,意法半導體擁有大部分的市占率,而Apple則將ToF傳感器用于取代部檢測的近紅外接近傳感器——Apple的這一用途是iPhone X上昂貴的定制元器件。Apple iPhone X使用了ToF與TrueDepth相機的近紅外線(NIR)泛光傳感元件組合,并應用于人臉識別。除了蘋果公司,他表示其他手機OEM如三星(Samsung)、華為(Huawei)、OPPO、vivo和小米(Xiaomi)據稱也正致力于開發類似的Face ID系統。

根據Yole資深分析師Eric Mounier,由于智能汽車、手機、5G和“工業4.0”帶來深遠的影響力,幾種電子產業大勢正推動著MEMS傳感器市場進展。

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Mounier并預測MEMS傳感器接下來的發展趨勢,例如用于醫療保健和診斷的可植入式傳感器。

這場年度高峰會的另一重點是,隨著傳感器技術不斷努力滿足由消費者和終端用戶帶動的成本與微型化需求,如今,就像更廣泛的半導體產業一樣,這一技術正迅速演進中。

盡管智能移動性持續推動著預計在2023年達到千億美元的傳感器市場,但從醫療保健到工業市場的各種“消費型”傳感器方面還有更多工作尚待完成。顯然地,傳感器融合或使用多種類型的傳感器將更進一步成為常態,尤其是創造高精度的數字環境。為此,傳感器本身還將嵌入更多的智能化。

3D2019年123期焰舞