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感測器/MEMS  

行動應用感測器中樞方案大戰

上網時間: 2016年02月24日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:感測器  MEMS  智慧型手機  MWC  微控制器 

多年來,世界行動通訊大會(Mobile World Congress,MWC)上的智慧型手機戰爭,都是關於應用處理器、基頻晶片的性能,以及螢幕尺寸與攝影機畫素…等等硬體條件,因為這些對消費者在手機上執行各種應用程式的順暢度至關重要。

但在新一代的智慧型手機與可穿戴裝置,感測器與感測器中樞(sensor hub)扮演的角色重要性越來越顯著,MEMS感測器的精確度決定了所收集資料的品質,而感測器中樞則是提取資料以開拓不同應用的關鍵。

在本週登場的2016年MWC期間,博世(Bosch Sensortec)發表了第一代感測器中樞產品,號稱提供最佳化的生命徵象感測功能。此外意法半導體(STMicroelectronics,ST)則在稍早之前發表訴求「高度迷你化」、超低功耗的新一代六軸MEMS慣性感測器模組。

市場研究機構Yole Developpement的MEMS暨感測器技術/市場分析師Guillaume Girardin表示,上述這兩家MEMS感測器大廠以及其他供應商,正面臨不可避免的、從「舊式感測器供應商」轉型為「智慧型感測器」供應商的挑戰;而MEMS供應商之間的競爭重點在於:「他們的感測器如何擅長提取資料,以及這些資料能為特定應用帶來多少價值。」

Bosch Sensortec的新感測器中樞設計目的是融合光體積描記(photoplethysmography,PPG)訊號以及電路板上慣性感測器訊號,以動作補償心率量測。該公司執行長Stefan Finkbeiner表示:「我們已經與生命徵象分析軟體業者Firstbeat合作,他們能取得我們預先計算的資料,添加分析以及為使用者提供智慧化執行方案(actionable intelligence)。」

其新型感測器中樞BHV250與BHV160整合了3個六軸MEMS慣性感測器以及一個加速度計;BHV160還內含一個陀螺儀。那些感測器是圍繞著Bosch Sensortec自家設計的DSP──Fuser Core所設計,執行Firstbeat的生命徵象分析軟體;該公司表示,新型感測器中樞將實現動作補償生命徵象監測、活動識別應用,還有以手勢識別為基礎的使用者介面。

 Bosch Sensortec 的新一代感測器中樞平台
Bosch Sensortec 的新一代感測器中樞平台
(來源:Bosch Sensortec)

而ST新發表的六軸MEMS慣性感測器模組LSM6DSL與LSM6DSM ,則號稱提供創新的電源管理、改善的陀螺儀設計,以及具能源效益的資料批次處理,號稱能比該公司目前元件節省五成功耗;新元件的超低功耗設計將加強智慧型手機「永不關機」的功能。

ST進一步解釋,最新的感測器提升了陀螺儀的精確度,能支援光學防手震(Optical Image Stabilization)、虛擬位置偵測(localization detection)、手勢識別等強化的使用者體驗,並改善了以加速度計驅動的計步器功能。

感測器中樞領域的競爭格局

在被問到目前感測器中樞領域的競爭格局時,Bosch Sensortec的Finkbeiner表示,該市場現在分成三個陣營;在較高階方案的部分,例如ST正採用其微控制器提供更精密的解決方案,而在屬於入門方案的部分,有Invensense在感測器中樞採用狀態機(state machine)。至於Bosch Sensortec 則是將自己界定在上述兩者之間。

Finkbeiner表示,微控制器供應商如ST、Atmel傾向於以自家的MCU來定義並建立感測器中樞,但:「我們的方法不一樣。我們是找一家MCU供應商,告訴他們我們的感測器中樞需要的記憶體以及功耗條件;」依據不同的使用案例:「我們為每個特定應用的感測器節點,調整其智慧功能、軟體與MCU性能。」

不過Yole的Girardin看法有些不同:「老牌感測器供應商(如Bosch、ST)對自家的感測器有深厚的了解,能充分發揮元件的潛能;其困難度在於設計具效益的ASIC以及上面執行的軟體,」而這種方案需要在軟體與晶片設計方面的投資,才能實現具效益的解決方案。

 Yole 認為,感測器中樞的附加價值正由硬體轉向軟體
Yole 認為,感測器中樞的附加價值正由硬體轉向軟體
(來源:Yole Developpement)

(下一頁繼續:感測器中樞的發展瓶頸…)


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