扎堆傳感器設(shè)計(jì)，垂直整合成趨勢(shì)

目前，伴隨著智慧型手機(jī)到航空設(shè)備等等，各種裝置普遍整合感測(cè)器和感測(cè)器中樞，導(dǎo)致了多加MEMS/感測(cè)器新創(chuàng)企業(yè)風(fēng)起云涌以及商品定價(jià)不斷地下跌。這么多家公司紛紛將重要的研發(fā)資源投入自家感測(cè)器設(shè)計(jì)，甚至積極地致力于自行生產(chǎn)這些元件或交由代工廠制造不禁引發(fā)人們的好奇心。

有些公司只追求垂直整合，尤其是在亞洲。例如，在歐姆龍公司(Omron Corp.)暢銷的血壓計(jì)中，從LCD螢?zāi)坏嚼锩娴膲毫Ω袦y(cè)器等所有元件都是自行生產(chǎn)。許多日本公司特別重視垂直整合，甚至還自行成立銀行以便獲得更多的貸款優(yōu)惠利率，或是便于為新創(chuàng)公司進(jìn)行融資。由此看來(lái)，‘“垂直整合”這個(gè)理念已經(jīng)深植于其血液中了，那么這些公司之所以生產(chǎn)自家感測(cè)器也就不難理解了。

第二個(gè)最合乎邏輯的理由是可以為公司的產(chǎn)品組合增加更多產(chǎn)品。歐姆龍將其LCD模組賣給其他需要小尺寸螢?zāi)坏膬x表公司。至于MEMS麥克風(fēng)，則以晶圓的形式賣給其它缺少設(shè)計(jì)專利但又想加入這一市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的公司，包括意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics;ST)。

同樣的還有Sony，它也是一家垂直整合的公司：它既是一家OEM，也是半導(dǎo)體供應(yīng)商。Sony在元件供應(yīng)方面最大的成就是影像感測(cè)器。它同時(shí)還提供MEMS麥克風(fēng)和一些消費(fèi)級(jí)陀螺儀，但也一直面臨來(lái)自ST或應(yīng)美盛(InvenSense)產(chǎn)品的嚴(yán)苛競(jìng)爭(zhēng)。

在可穿戴式裝置領(lǐng)域，OEM通常經(jīng)由技術(shù)授權(quán)或是購(gòu)買零件來(lái)自行組裝光學(xué)脈搏感測(cè)器。例如，許多OEM從Valencell、Philips等公司取得授權(quán)，并自行組裝感測(cè)器模組。

GE測(cè)量與控制事業(yè)部提供感測(cè)元件、設(shè)備、儀器和系統(tǒng)，讓客戶得以監(jiān)控、保護(hù)、控制和驗(yàn)證關(guān)鍵的制程與應(yīng)用。這是專注于高成長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)儀器業(yè)務(wù)。

在美國(guó)，有多家公司設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)而且有時(shí)還制造自家的MEMS和其它感測(cè)器(或是透過(guò)一家代工廠進(jìn)行生產(chǎn))。這些公司包括了工業(yè)級(jí)巨擘到消費(fèi)電子公司，但打造自有感測(cè)器的原因各不相同。

市調(diào)公司IHS電子與媒體研究分析部門的MEMS、感測(cè)器與工業(yè)電子資深首席分析師 Jeremie Bouchaud表示，“我們必須將他們區(qū)分為工業(yè)級(jí)企業(yè)如通用公司(GE)和Honeywell，以及消費(fèi)電子公司如蘋(píng)果(Apple)和NIKE。”

“GE和Honeywell都是系統(tǒng)公司，專注于工業(yè)與航空市場(chǎng)，必須開(kāi)發(fā)自家使用的感測(cè)器，”Bouchaud 說(shuō)，“這些應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療或航太軍工系統(tǒng)的感測(cè)器往往有特殊要求，因而必須開(kāi)發(fā)自已的技術(shù)來(lái)確保穩(wěn)定取得這些產(chǎn)品。特別是在航空領(lǐng)域，如EADS、Raytheon、Northrop Grumman、Rafael和BAE Systems等公司都有自已的MEMS/感測(cè)器研發(fā)與生產(chǎn)。”

晶圓級(jí)封裝利用簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，為數(shù)以千計(jì)的紅外線與感測(cè)器同步進(jìn)行封裝。

一旦為其應(yīng)用開(kāi)發(fā)出合適的產(chǎn)品，他們也能開(kāi)始為服務(wù)于同樣或類似市場(chǎng)的客戶供貨。“他們會(huì)開(kāi)發(fā)出一套商品業(yè)務(wù)來(lái)推廣自行開(kāi)發(fā)的技術(shù)，先在自家內(nèi)部使用后，就會(huì)為別家客戶供貨。

例如，GE一直以來(lái)位居車用胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS) MEMS感測(cè)器的重要供應(yīng)商。不過(guò)，目前看來(lái)該公司的投資重點(diǎn)已經(jīng)不再是這個(gè)領(lǐng)域，而是轉(zhuǎn)為更加關(guān)注于采用壓力感測(cè)器的醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用了。”

Honeywell在汽車零件領(lǐng)域也采用同樣的策略，一直到不久前才將整個(gè)車用磁感測(cè)器業(yè)務(wù)出售給Sensata Technology。因此，Honeywell現(xiàn)正重新調(diào)整其控制和磁感測(cè)器技術(shù)業(yè)務(wù)重心于軍事航空與工業(yè)建筑物應(yīng)用。

“Honeywell也曾試著以其羅盤(pán)技術(shù)進(jìn)軍手機(jī)領(lǐng)域，”Bouchaud 表示。根據(jù)IHS在三、四年前的拆解中發(fā)現(xiàn)BlackBerry手機(jī)中就采用了Honeywell的羅盤(pán)晶片。“后來(lái)，他們將磁阻元件賣給當(dāng)時(shí)正開(kāi)發(fā)6軸羅盤(pán)模組的ST，但據(jù)悉該公司現(xiàn)在已經(jīng)中止這項(xiàng)業(yè)務(wù)了。如今，Honeywell只將IP授權(quán)給中國(guó)的磁力計(jì)新創(chuàng)公司，但并不打算再出售這款元件了。”

另一方面，以往一直發(fā)生在工業(yè)級(jí)企業(yè)的垂直整合趨勢(shì)，如今也漫延到由于行動(dòng)裝置爆炸性成長(zhǎng)而出現(xiàn)的多家消費(fèi)電子巨擘了。而就像通用、Honeywell、Raytheon、Northrop Grumman、Rafael和BAE Systems等老牌感測(cè)器企業(yè)一樣，這些消費(fèi)電子巨擘也由于共同的原因形成垂直整合的業(yè)務(wù)模式。

“我在多家技術(shù)先進(jìn)的科技公司都看到感測(cè)器設(shè)計(jì)的垂直整合趨勢(shì)，感測(cè)技術(shù)已經(jīng)不再像以前一樣稀有可貴，而是一項(xiàng)未來(lái)差異化設(shè)計(jì)的必備技術(shù)。”Amphenol Advanced Sensors銷售總監(jiān)Brian Wirth說(shuō)，“包括蘋(píng)果、Google、思科(Cisco)、Jawbone、NIKE、微軟(Microsoft)、Sony和其它公司都在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)自家感測(cè)器。”

據(jù)Wirth表示，有太多的理由讓他們必須由上而下地垂直整合感測(cè)器技術(shù)。大多數(shù)制造商都從中間開(kāi)始，采用專有的軟體控制獨(dú)特的感測(cè)器融合演算法。蘋(píng)果已經(jīng)在這方面邁出了下一步：設(shè)計(jì)自有的感測(cè)器控制中樞——M7和M8。但該公司至今仍采用通用感測(cè)器，除了自己的指紋感測(cè)器(透過(guò)收購(gòu)Authentec取得)以外，該公司還計(jì)畫(huà)為Apple Pay改善各種專有技術(shù)。

在蘋(píng)果與三星(Samsung)智慧型手機(jī)與平板電腦裝置的持續(xù)推動(dòng)下，IHS預(yù)計(jì)全球指紋辨識(shí)感測(cè)器市場(chǎng)可望在2020年以前成長(zhǎng)4倍，達(dá)到超過(guò)17億美元的市場(chǎng)規(guī)模。

智慧型手機(jī)與平板電腦用指紋辨識(shí)感測(cè)器市場(chǎng)規(guī)模

“為什么他們要這樣做?這是因?yàn)橥高^(guò)采用感測(cè)器和感測(cè)器組合，他們就能夠控制自己的專利設(shè)計(jì)，創(chuàng)造自己的IP、控制功能和基于演算法的分析技術(shù)，從而達(dá)到預(yù)測(cè)性監(jiān)控與行動(dòng)監(jiān)控。其中的多數(shù)技術(shù)也在于打造完整的系統(tǒng)/企業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)策略。”

蘋(píng)果收購(gòu)Authentec取得指紋感測(cè)器就是證明企業(yè)為什么得掌握自有感測(cè)器技術(shù)的最佳寫(xiě)照。當(dāng)蘋(píng)果收購(gòu)Authentec之際，實(shí)際上就已經(jīng)堵住了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手模仿其邁向領(lǐng)先之路了。

“在蘋(píng)果收購(gòu)Authentec后，當(dāng)時(shí)能為手持裝置生產(chǎn)指紋感測(cè)器的公司并不多，”Bouchaud說(shuō)，“因此，蘋(píng)果收購(gòu)Authentec不僅確?？扇〉弥讣y辨識(shí)硬體技術(shù)，同時(shí)也從Authentec取得了認(rèn)證技術(shù)的關(guān)鍵IP。”

時(shí)至今日，能夠?yàn)槭殖盅b置量產(chǎn)指紋辨識(shí)感測(cè)器的供應(yīng)商也只有Authentec(隸屬于蘋(píng)果)、Validity Sensors(被Synaptics收購(gòu))和Fingerprint Cards一共三家公司。