物聯(lián)網(wǎng)世界產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)在不斷完善，作為感知這個(gè)世界的觸角，傳感器變得越來(lái)越智能，其創(chuàng)新的動(dòng)力正來(lái)自于不斷細(xì)分的消費(fèi)領(lǐng)域及個(gè)性化用戶需求，軟件算法將成為傳感器的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
從全球市場(chǎng)來(lái)看，MEMS傳感器在消費(fèi)領(lǐng)域比工業(yè)領(lǐng)域的營(yíng)業(yè)收入高出十幾倍，工業(yè)傳感器主要應(yīng)用在導(dǎo)航、地震勘探、醫(yī)療、軍事、航空和工藝控制等;手機(jī)和平板等移動(dòng)終端則是消費(fèi)類MEMS傳感器的溫床，加上突飛猛進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備產(chǎn)品，IHS預(yù)期，在2018年時(shí)，全球MEMS消費(fèi)與移動(dòng)應(yīng)用收入將達(dá)到57億美元，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)MEMS將產(chǎn)生的3.34億美元。
越來(lái)越Smart的傳感器逐漸走向細(xì)分領(lǐng)域定制化
由集成電路技術(shù)為起始點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的MEMS技術(shù)，經(jīng)20多年的萌芽，在90年代日新月異。雖然MEMS歷史短暫，但以獨(dú)特性能、小尺寸、可靠性高以及低成本等優(yōu)勢(shì)在手機(jī)、平板、汽車、醫(yī)療及健康監(jiān)護(hù)、娛樂等領(lǐng)域得到巨大發(fā)展。
獨(dú)特的物理和生化感知性能使傳感器別具魅力。基本的MEMS傳感器是“MEMS+ASIC”組合，MEMS將所感知的外界環(huán)境信息(物理/生化)轉(zhuǎn)化為模擬微弱電信號(hào)，ASIC將電信號(hào)進(jìn)行放大及濾波等處理，根據(jù)需要轉(zhuǎn)化為模擬/數(shù)字信號(hào)。
隨著智能硬件產(chǎn)品的爆發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域不斷細(xì)分，越來(lái)越多的MEMS傳感器廠商開始走向定制化之路。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是根據(jù)工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品對(duì)精度、量程的不同需求來(lái)定制;二是針對(duì)不同應(yīng)用細(xì)分領(lǐng)域的自帶MCU算法定制——“MEMS+ASIC+MCU”組合，作為萬(wàn)物互聯(lián)的數(shù)據(jù)來(lái)源，傳感器不再局限于精準(zhǔn)感知，而是變得越來(lái)越smart，從感知后需要“舉手報(bào)告”演變成可以先自行處理數(shù)據(jù)，再向中央處理器發(fā)出執(zhí)行指令。
基于應(yīng)用服務(wù)的算法將是傳感器的核心動(dòng)力
國(guó)內(nèi)外傳感器廠商在軟件算法上的投入不斷加大，例如Invensense并購(gòu)法國(guó)超低功率定位、活動(dòng)追蹤和情境感知軟件商Movea、室內(nèi)外定位軟件商TPI;最早做加速度計(jì)傳感器的Freescale也專注于思考在算法上吸引客戶;博世最近在慕尼黑展上發(fā)布了帶MCU的六軸加速度計(jì)，用于可穿戴、水杯、衣服等消費(fèi)電子;國(guó)內(nèi)格科微的全資子公司思立微將觸角伸入指紋識(shí)別傳感器和獨(dú)特算法設(shè)計(jì);國(guó)內(nèi)矽睿，深迪，敏芯，美新，士蘭微等紛紛推出整合MCU的解決方案。
國(guó)內(nèi)MEMS企業(yè)受到客戶啟發(fā) ，為解決客戶沒有算法或所做定制軟件放不進(jìn)定制系統(tǒng)等問題，開始將MCU放進(jìn)傳感器。例如國(guó)內(nèi)首家進(jìn)入MTK參考設(shè)計(jì)的慣性傳感器廠商蘇州明皜，將在今年六月開始向客戶提供一款整合MCU的三軸加速度傳感器。這顆傳感器將應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)、健康、娛樂等細(xì)分領(lǐng)域，根據(jù)功能賣點(diǎn)放入不同算法或調(diào)整其參數(shù)，配合8位到32位的MCU。明皜副總吳炆皜先生表示，國(guó)產(chǎn)傳感器替代博世、ST等國(guó)際品牌是一個(gè)必然的趨勢(shì)。MEMS單以芯片而言量在增長(zhǎng)，價(jià)格也在下降，市場(chǎng)總?cè)萘肯啾菼C還有較大差距。然而，隨著智能化社會(huì)的推進(jìn)，傳感器被越來(lái)越多的領(lǐng)域當(dāng)作標(biāo)配應(yīng)用。傳感器企業(yè)需要思考如何抓住這一市場(chǎng)機(jī)遇目前看來(lái)，要抓住物聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)口。過去明皜賣MEMS芯片，數(shù)據(jù)分析并不是特長(zhǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代用戶數(shù)據(jù)模型建立的過程中，作為數(shù)據(jù)采集來(lái)源的傳感器有至關(guān)重要的作用，而3-5年后數(shù)據(jù)模型建立完成，硬件迭代周期變長(zhǎng)，用戶轉(zhuǎn)為服務(wù)買單，傳感器企業(yè)也要走向軟硬件結(jié)合的集成化之路。
圖：明皜的三軸加速度傳感器和三軸磁傳感器
明皜CEO汪達(dá)煒先生認(rèn)為，傳感器原先是一個(gè)被動(dòng)器件， MCU定制拼的是算法，我們需要變身為系統(tǒng)方案公司。傳感器作為觸角感知到環(huán)境，最終要靠計(jì)算做出綜合判斷，而后扮演執(zhí)行器的角色，再思考通過什么方式將信息推送給用戶。目前的市場(chǎng)來(lái)看，手機(jī)主芯片希望占據(jù)主導(dǎo)地位，但傳感器卻希望自己越來(lái)越智能。將來(lái)是不是所有的傳感器不再需要去請(qǐng)求主芯片給指令?也許會(huì)有，在智能手機(jī)上不會(huì)馬上實(shí)現(xiàn)，但是可穿戴設(shè)備已經(jīng)改變，可穿戴設(shè)備是可以沒有主芯片的。MCU將幫助傳感器實(shí)現(xiàn)智能化。明皜的慣性傳感器已應(yīng)用于移動(dòng)終端、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域，未來(lái)室內(nèi)導(dǎo)航、健康醫(yī)療等應(yīng)用也會(huì)是明皜重點(diǎn)關(guān)注的。
不同于手機(jī)或平板中的十幾顆傳感器將數(shù)據(jù)交由外部MCU(Sensor Hub)來(lái)進(jìn)行各種不同算法處理，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品功能更加碎片化，因此對(duì)于一些只有一到兩顆傳感器的可穿戴設(shè)備，將算法打包一起賣給集成商成為趨勢(shì)。另外，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代硬件公司不再占有主導(dǎo)地位，而是變?yōu)榉⻊?wù)的載體，同樣芯片的定義也會(huì)采用從應(yīng)用倒推的方式，例如指紋識(shí)別，醫(yī)療(心率/血氧)傳感器等細(xì)分領(lǐng)域中，由于算法的數(shù)據(jù)模型不同(中醫(yī)、西醫(yī)、脈搏等)，傳感器廠商的測(cè)量方法也不同，要求的精度和材質(zhì)也有區(qū)別，因此傳感器廠商需要充分跟應(yīng)用服務(wù)企業(yè)溝通。
傳感器制造產(chǎn)業(yè)鏈不斷升級(jí)完善
MEMS設(shè)計(jì)在走向智能化的同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)也在為物聯(lián)網(wǎng)推波助瀾。有些Foundry將現(xiàn)有6寸、8寸線改為MEMS生產(chǎn)線， MEMS在走向CMOS和MEMS的集成工藝方案，這樣更容易實(shí)現(xiàn)MEMS與信號(hào)控制電路的單片集成，在提高M(jìn)EMS性能的同時(shí)又能降低加工成本。而對(duì)于MEMS的封裝測(cè)試，根據(jù)MEMS的設(shè)計(jì)不同，測(cè)試方法各有不同，且由于MEMS產(chǎn)品細(xì)分領(lǐng)域多，不同MEMS需要單獨(dú)開發(fā)封裝工藝，并不太容易形成規(guī)模效應(yīng)，目前封測(cè)廠可以針對(duì)某一類型的具有通用性的MEMS封裝工藝，根據(jù)不同客戶微調(diào)，盡可能實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。蘇州晶方科技研發(fā)總經(jīng)理王之奇先生表示，晶方除專注在CIS(影像傳感器)和FingerPrint(指紋識(shí)別)MEMS外，還有很多其他MEMS產(chǎn)品。CIS的封裝跟MEMS的封裝具有共通性，晶方能快速導(dǎo)入MEMS量產(chǎn)，現(xiàn)在越來(lái)越多客戶在導(dǎo)入8寸線。就一般MEMS芯片而言，比CIS小很多，成本優(yōu)勢(shì)明顯，而且MEMS對(duì)封裝一致性要求非常高，整片MEMS同時(shí)封裝就可以達(dá)到效果。
圖：晶方MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))晶圓級(jí)封裝技術(shù)
可以看到，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)的建立促使上下游企業(yè)聯(lián)動(dòng)，傳感器技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的核心，其創(chuàng)新動(dòng)力正來(lái)自于不斷細(xì)分的消費(fèi)領(lǐng)域及個(gè)性化用戶需求，應(yīng)用場(chǎng)景推動(dòng)傳感器算法創(chuàng)新， MEMS傳感器企業(yè)正從渠道競(jìng)爭(zhēng)走向產(chǎn)品規(guī)劃準(zhǔn)確性的競(jìng)爭(zhēng)。
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