AMS新一代模擬傳感器技術(shù)如何改變我們的生活？

傳感器在消費(fèi)電子、醫(yī)療保健、商務(wù)、汽車、工業(yè)等不同領(lǐng)域應(yīng)用中的正讓我們的日常生活產(chǎn)生巨大變化。智能手機(jī)的飛速發(fā)展更讓傳感器大展拳腳。現(xiàn)在也正從簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)感知朝著物聯(lián)網(wǎng)方向普及發(fā)展。

新一代傳感器為人類與電子設(shè)備帶來(lái)無(wú)縫連接，并正從簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)感知朝著物聯(lián)網(wǎng)的方向不斷演進(jìn)。”奧地利微電子(AMS)首席執(zhí)行官Kirk Laney日前在接受采訪時(shí)表示：“奧地利微電子了解消費(fèi)電子和通信市場(chǎng)的需求變化，我們的傳感器幫助客戶實(shí)現(xiàn)差異化的產(chǎn)品，打造完美世界。通過(guò)實(shí)現(xiàn)人與技術(shù)的無(wú)縫互動(dòng)，豐富日常生活，為人與科技架設(shè)重要的橋梁，使產(chǎn)品具有豐富的用戶體驗(yàn)，變得更智能、安全、直觀。”

據(jù)Laney介紹，擁有超過(guò)30年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的AMS聚焦于高能效模擬集成電路及先進(jìn)的傳感器解決方案，專攻傳感器與傳感器接口、電源管理及無(wú)線技術(shù)解決方案，擁有超低功率、高精度、高靈敏性、高集成度的專門技術(shù)。在業(yè)績(jī)方面，2013年AMS的年收入超過(guò)5億美元，全球的客戶超過(guò)7,800家。“作為先進(jìn)的高效模擬傳感器解決方案全球領(lǐng)導(dǎo)者，AMS為消費(fèi)、工業(yè)、醫(yī)療、通信和汽車等市場(chǎng)應(yīng)用提供包括傳感器、傳感器接口、電源管理IC和無(wú)線IC等產(chǎn)品。”他強(qiáng)調(diào)說(shuō)，“AMS的高性能模擬產(chǎn)品支持對(duì)高精度、寬動(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度、超低功耗有要求的應(yīng)用。”

談到傳感器領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，Laney認(rèn)為，未來(lái)的傳感器解決方案要求先進(jìn)的模擬/數(shù)字硅技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、連接性和應(yīng)用/生產(chǎn)軟件。“新一代傳感器致力于改善用戶體驗(yàn)，使人與不同設(shè)備的互動(dòng)變得更豐富、直觀且高效。”Laney指出，“如今的傳感器正幫戶生產(chǎn)商實(shí)現(xiàn)差異化，帶來(lái)更智能、安全、便于使用且更環(huán)保的產(chǎn)品。包括智能手機(jī)及平板電腦的用戶界面、智能工業(yè)及家庭照明、創(chuàng)新的醫(yī)療應(yīng)用、電子保健及健身、高安全要求的汽車應(yīng)用、降低碳排放及能源消耗等等。特別是可穿戴技術(shù)、NFC、物聯(lián)網(wǎng)這些熱門市場(chǎng)都依賴于復(fù)雜的傳感器。”

在技術(shù)要求方面，Laney指出，智能傳感器技術(shù)在“半導(dǎo)體工藝如微型、大容量、高可靠性;模擬/數(shù)字電路如高精度、高靈敏度、超低功耗、集成性、信號(hào)處理;先進(jìn)封裝技術(shù)包括光學(xué)、電化學(xué)、環(huán)保、生物傳感器、TSV-3D封裝等，以及軟件驅(qū)動(dòng)器、科學(xué)算法、豐富應(yīng)用等系統(tǒng)解決方案”等諸多方面都有更高的要求。

“未來(lái)的傳感器肯定會(huì)越來(lái)越多且越來(lái)越細(xì)分，其中有一些也會(huì)越來(lái)越集成。”Laney表示，“比如墻壁里面裝的濕度傳感器，一旦墻壁進(jìn)水，它就會(huì)自動(dòng)切斷水管;又比如房間中的光線傳感器會(huì)確保房間里的光線是非常柔和的，保證人體健康。也就是說(shuō)，傳感器在未來(lái)將會(huì)有很多具體的應(yīng)用，種類會(huì)越來(lái)越多，能集成的就集成。在健康和醫(yī)療領(lǐng)域未來(lái)會(huì)出現(xiàn)一種新裝置，可以讓醫(yī)生對(duì)你的身體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如檢測(cè)你的膽固醇量、血壓，甚至癌癥腫瘤。所以在未來(lái)，可能你還不知道自己病了，醫(yī)生就會(huì)給你打電話。”

非接觸光學(xué)心率傳感器SoC年底面世

隨著智能手機(jī)等移動(dòng)終端中越來(lái)越多傳感器的使用，單獨(dú)的控制單元sensor hub成為業(yè)界潮流。“sensor hub是一個(gè)非常重要的方向，未來(lái)隨著傳感器越來(lái)越多，我們確實(shí)需要把一部分處理的能力從主芯片轉(zhuǎn)移到sensor hub上面。AMS現(xiàn)在也在和相關(guān)主流廠商共同合作開(kāi)發(fā)軟件。甚至在很多合作中，這些公司也把我們當(dāng)成他們指定的一個(gè)平臺(tái)。”Laney表示，“關(guān)于SSoC，也就是所謂的片上系統(tǒng)傳感器，其實(shí)是有兩種解決方案的：一種是全集成的解決方案，主要應(yīng)用在可穿戴的電子產(chǎn)品上面，里面包括傳感器和接口;另外一種是應(yīng)用在智能手機(jī)里面，可能這種片上的傳感器解決方案只能處理一部分傳感器所反應(yīng)出來(lái)的信息和數(shù)據(jù)，另外一部分仍然不能處理，這樣一來(lái)就要求片上系統(tǒng)提供相應(yīng)的接口與其他芯片進(jìn)行互連互通，AMS在這方面可以提供相應(yīng)的支持。”

隨著近段時(shí)間可穿戴設(shè)備升溫加劇，心率傳感器也隨之成為炙手可熱的傳感器技術(shù)之一，而這也是AMS非常重視的一個(gè)戰(zhàn)略重點(diǎn)。“在今年晚些時(shí)候，我們?cè)赟SoC方面也會(huì)有針對(duì)心率傳感器的全新產(chǎn)品推出，它也是一個(gè)集成的芯片，里面會(huì)包括心率傳感器和一些其他功能。同時(shí)，我們其他的傳感器產(chǎn)品，例如非接觸式手勢(shì)傳感器，其實(shí)也是支持心率監(jiān)控的，我們可以對(duì)非接觸的手勢(shì)傳感器做一些調(diào)整，使他們也可以用于心率監(jiān)控。”

除此之外，AMS現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)的新一代非接觸手勢(shì)傳感器以及下一代模塊化傳感器也將支持心率檢測(cè)功能，而且準(zhǔn)確率會(huì)更高。“很多心率傳感器會(huì)受到很多變量的影響，例如監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員心率脈搏的設(shè)備，在使用過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生很多的汗，但是比較復(fù)雜的傳感器就不會(huì)受到這些影響。這也是為什么我們的這個(gè)產(chǎn)品剛上市就有很多人感興趣，因?yàn)樗芙鉀Q很多穩(wěn)定性的問(wèn)題。各種運(yùn)動(dòng)，戴得緊或者松都會(huì)對(duì)準(zhǔn)確率產(chǎn)生影響，現(xiàn)在來(lái)說(shuō)是很準(zhǔn)的，誤差率幾乎可以接近每分鐘只差一下而已。當(dāng)然在很多其他真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境中可能會(huì)有差異，比如出汗了或者表戴的松緊程度等因素的影響，這就需要更多的算法。我們會(huì)在產(chǎn)品推出前做盡量多的調(diào)校，保證質(zhì)量。”Laney解釋說(shuō)。

AMS心率傳感器應(yīng)用演示

他繼續(xù)表示：“剛剛所說(shuō)的裝置可以測(cè)量心率、脈搏以及血氧以及血糖，它使用三種LED，兩顆綠光LED，一顆紅光LED，一顆紅外的，這種多光譜的測(cè)試和傳感可以獲得更多的數(shù)據(jù)。另外，我們還有自己的算法，這種多光譜的測(cè)試可以確保數(shù)據(jù)更加精確。當(dāng)然，這種全新的設(shè)備不光是可以測(cè)心率，更重要的是可以測(cè)出心率變化的程度，反應(yīng)人體的健康狀況。我們可以對(duì)測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)量的光譜寬度重新獲取信息量，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析。這個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)難度不光是在硬件上，更多的是算法。另外，我們和一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)一起收集大數(shù)據(jù)，因?yàn)槲覀円欢ㄒ凶銐虻拇髷?shù)據(jù)做分析才能得出完整且準(zhǔn)確的算法。比如說(shuō)做指紋測(cè)試或者是虹膜測(cè)試，除了簡(jiǎn)單的原理支撐外，我們還需要到大街上收集5萬(wàn)個(gè)人或者10萬(wàn)個(gè)人做各種分析。”

光學(xué)傳感器推動(dòng)人機(jī)界面演變

AMS的環(huán)境光/接近檢測(cè)傳感器如今已被成千上萬(wàn)的智能手機(jī)使用，用以延長(zhǎng)電池壽命并改善用戶體驗(yàn)。在不同的照明條件下，這些傳感器能幫助實(shí)現(xiàn)顯示屏亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并在使用者接聽(tīng)或撥出電話時(shí)關(guān)閉顯示屏。該公司光學(xué)傳感器及照明業(yè)務(wù)部營(yíng)銷總監(jiān)Jerry Koontz指出，AMS在智能集成光傳感器領(lǐng)域全球市場(chǎng)份額約占30%，為全球最大。在該領(lǐng)域的傳感器解決方案包括：RGB顏色傳感器、環(huán)境光傳感器、接近傳感器、手勢(shì)傳感器?？蓱?yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦以及其他移動(dòng)設(shè)備，高清電視、電腦、筆記本電腦，在傳感器驅(qū)動(dòng)照明領(lǐng)域，可應(yīng)用于智能且動(dòng)態(tài)地管理家居、工業(yè)級(jí)戶外照明等。

“光學(xué)傳感器應(yīng)用的演變從簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)燈光控制，工業(yè)顏色鑒定、識(shí)別、認(rèn)證，消費(fèi)及商業(yè)印刷，電影編輯健康屏，到個(gè)人保健與健身、消費(fèi)電子應(yīng)用。由簡(jiǎn)易至復(fù)雜的演變，簡(jiǎn)化并豐富了我們的生活。而光傳感器也經(jīng)歷了從最初的光敏二/三極管，到集成了放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字接口、中斷器的功能的智能光傳感器，多功能光傳感器，片上系統(tǒng)傳感器SSoC等為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及不同應(yīng)用量身定制的演變。”Koontz表示，“我們正在跨入一個(gè)新紀(jì)元，人類的想象力將成為限制技術(shù)發(fā)展的唯一阻礙。我相信奧地利微電子在人機(jī)互動(dòng)演變的歷程中將扮演重要的角色。”