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感測器/MEMS  

MEMS尋求擴展物聯網應用

上網時間: 2015年11月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:MEMS  感測器  物聯網  IToS  IoT 

隨著智慧型手機市場成長率漸緩,業界正寄望於物聯網(IoT)帶來新的成長亮點,這在很大程度上有賴於微機電系統(MEMS)和感測器技術創新,才能實現智慧物件與現實世界更有意義的互連。另一方面,由於MEMS市場利潤逐漸變得微薄,MEMS業者正著眼於打造可擴展穿戴式與物聯網等新應用的下一代感測器設計。

智慧型手機一直是推動產業成長的驅動力,如今隨著發展成熟動能漸減,感測器創新不斷被推向極致。博世(Bosch Sensortec)亞太區總裁百里博(Leopold Beer)指出,伴隨亟需創新感測器方案的人體區域網路(BAN)、穿戴式裝置以及物聯網與服務(IoTS)等新應用出現,為各種新裝置業者開啟了廣大的機會。

根據Yole Developpement表示,採用MEMS的新應用正以12%的年成長率推動市場進展,預計到2020年,200多億的MEMS感測器市場將撐起1.4兆美元的產業規模。但如何加速MEMS設計與量產,才能滿足物聯網市場的期待?

IoT市場零碎化

從進軍汽車領域、消費電子到今天的物聯網,Bosch看好新應用將為MEMS感測器迎來第三波成長。不過,各種物聯網應用變得較以往更複雜且零碎化,帶來了跨領域的挑戰。Beer指出,「包括基於BAN的穿戴裝置、連網汽車、家庭監控系統與智慧家庭未來都將無縫互連。為了讓不同系統之間互通作業,標準化至關重要。」然而,他強調,推動標準化的工作將面臨著政治決策與經濟規模等困難。

應美盛(InvenSense)執行長Behrooz也指出目前物聯網市場的零碎化,但它就像是一把「雙刃劍」一樣有利有弊。從負面來看,由於零碎化以及「一款產品,一種製程」(one product, one process)的現象限制了MEMS的進展,需要很長時間才能開發出創新的MEMS感測器。而且,「即使成功研發了產品,上市後也可能遭遇價格戰的打擊。」

但從光明面來看,零碎化意味著眾多細分市場需要各種「端至端」解決方案,而這些方案可能基於相同的MEMS平台。以InvenSense公司為例,Abdi介紹,該公司提供了基於專有技術的平台,廣泛應用於MEMS製造、演算法和軟體。

博世則著眼於為每一個物聯網細分市場提供智慧感測器。例如針對內建健身監測、導航與手勢辨勢等需要常時開啟的手機應用,推出內建MCU的低功耗感測器中樞。而對於需要高度彈性的穿戴式裝置則可使用「隨插即用」的最新BMF055感測器方案,提供硬體元件與軟體開發環境,滿足跨領域應用的需要。

IoT的價值在於資料

由於MEMS感測器元件的價格易於受到侵蝕,大部份的價值都位於服務中可利用感測器擷取的資料與分析。因此,Abdi強調,MEMS業者應該提供包括資料分析服務的完整物聯網應用解決方案。

「IoT的價值就在於資料,而不是硬體,」Abdi表示,「因此,我們計劃將端至端解決方案帶入多個垂直市場中,雖然這需要大量的投資,但我們必須把握機會嘗試,不然,最後可能淪為競相殺價。」

Abdi將這個問題形容為MEMS的《黃昏三鏢客》(the good, the bad and the ugly)。「好」的部份是許多預測都看好MEMS單位出貨量的強勁複合年成長率(CAGR)——預計到2016年,全球MEMS出貨量將達到160億顆,平均銷售價格(ASP)為1美元。「糟」的是嚴峻的價格侵蝕幾乎遍及所有MEMS產品類型,包括慣性感測器、MEMS麥克風、陀螺儀、加速度計、振盪器和RF MEMS。「醜陋」的是2010-2020年整個半導體和MEMS市場的CAGR將小於10%,而基於這些半導體和MEMS的物聯網裝置CAGR卻達到了30%~60%。


2010-2020年物聯網市場營收

創新平台擴展多元應用

因此,InvenSense打算透過價值鏈來擴展物聯網應用,根據對於位置、活動與架構的掌握程度,在相同的CMOS/MEMS平台基礎上支援多個市場。「因應物聯網的市場分化,MEMS業者必須更重視終端產品或服務的需求,並參與其中分享價值。」

Bosch則強調基於「領域級整合」(domain level integration)的完整感測器方案。為了因應跨領域的挑戰,除了傳統上整合陀螺儀、磁力計與加速度計, Beer解釋:“在開發物聯網設計以前要先掌握與產品有關的應用與領域知識(domain know-how)。以動作感測器為例,除了硬體設計滿足低功耗與小尺寸的要求,還要考慮如何為其進行軟體編程,包括為運動監測心率、測量熱量消耗以及記錄距離和速度等。”

從動作感測器過渡到環境感測器將是邁向更多物聯網應用的發展道路。Beer預計,未來的感測器方案將橫向加進氣體、壓力與濕度感測等更多軸的環境感測功能,另一方面,也將垂直整合處理功能、軟體以及無線介面,例如針對需要彈性與低功耗應用整合MCU。

作者:Susan Hong





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