意法半導(dǎo)體謀求從消費電子向汽車和工業(yè)的轉(zhuǎn)型

 

 

日前，意法半導(dǎo)體（ST）在北京舉辦MEMS和傳感器媒體溝通會，公司大中華暨南亞區(qū)模擬和MEMS產(chǎn)品部市場總監(jiān)吳衛(wèi)東向媒體回顧了其在MEMS和傳感器領(lǐng)域的成就和發(fā)展之路以及在中國區(qū)的業(yè)務(wù)情況，并詳細(xì)介紹了未來應(yīng)用于汽車和工業(yè)領(lǐng)域的MEMS和傳感器產(chǎn)品、技術(shù)和解決方案的特點和功能。

 

新的市場呼之欲出

根據(jù)市場研究公司Research and Markets的研究報告，全球MEMS市場將在2023年以11.3％的年均復(fù)合增長率增長。推動市場增長的主要因素是技術(shù)的進(jìn)步、物聯(lián)網(wǎng)和汽車市場的快速發(fā)展、工業(yè)應(yīng)用需求的增長，智能手機(jī)、平板電腦等消費電子產(chǎn)品的日益普及等等。

吳衛(wèi)東表示，意法半導(dǎo)體以業(yè)內(nèi)較廣泛的產(chǎn)品組合著稱，為不同電子應(yīng)用領(lǐng)域的客戶提供創(chuàng)新的智能駕駛和物聯(lián)網(wǎng)半導(dǎo)體解決方案。享受科技、享受生活，意法半導(dǎo)體主張科技引領(lǐng)智能生活（life.augmented）的理念。

他說，作為MEMS傳感器和致動器廠商，意法半導(dǎo)體擁有經(jīng)過市場檢驗的制造技術(shù)、前工序/后工序/封測校準(zhǔn)和大規(guī)模制造，以及多傳感器集成能力、集成市場領(lǐng)先的智能功能的能力。早在2005年，意法半導(dǎo)體就掀起了“MEMS產(chǎn)品消費化浪潮”，推動MEMS產(chǎn)品在消費領(lǐng)域的普及和量產(chǎn)，并作為技術(shù)支持拓展汽車和工業(yè)市場。2017年，ST MEMS傳感器的全球出貨量近130億件。此外，ST擁有近1000項與MEMS相關(guān)的專利，引領(lǐng)傳感器技術(shù)向智能化和獨立化發(fā)展，并不斷在消費電子、汽車工業(yè)、醫(yī)療保健、環(huán)境科學(xué)等諸多領(lǐng)域開創(chuàng)新局面。

今天，意法半導(dǎo)體看到了新工業(yè)發(fā)展格局的轉(zhuǎn)變，正通過全新MEMS產(chǎn)品、技術(shù)和解決方案進(jìn)一步拓展不同的市場領(lǐng)域，與客戶共同努力實現(xiàn)智能駕駛、智能工廠、智能城市和智能家居，以及下一代移動和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

 

豐富的MEMS和傳感器解決方案

吳衛(wèi)東還介紹了意法半導(dǎo)體MEMS和傳感器在廣泛市場中的各種成功應(yīng)用。Sigfox + BLE雙射頻解決方案包括可編程ARM Cortex-M0、高達(dá)160KB嵌入式閃存、有數(shù)據(jù)保存功能的24 KB SRAM、優(yōu)異的接收靈敏度（BLE 接收靈敏度 -88dBm；Sub-1GHz接收靈敏度-130dBm）；其各種I/O外設(shè)包括SPI、2x I2C、UART；PDM、PWM、ADC。在可配置RF輸出功率方面，BLE較高+8dBm，Sub-1GHz較高 +27dBm；還有增強(qiáng)的端對端安全機(jī)制。

在華為手機(jī)中就采用了ST的內(nèi)置OIS光學(xué)防抖傳感器的6軸慣性測量單元；任天堂Switch主機(jī)和配件采用了ST的6軸運動傳感器。其他很多新穿戴設(shè)備也都在采用ST的MEMS器件。意法半導(dǎo)體在光學(xué)防抖陀螺儀、加速度計+陀螺儀6軸IMU模塊、超低功耗加速度計、高精度壓力傳感器、加速度計+磁強(qiáng)計慣性測量單元等方面一直保持著MEMS產(chǎn)品領(lǐng)先地位，2017年底市場份額為60% - 65%。

 

 

意法半導(dǎo)體的iNEMO®6軸慣性測量模塊在LGA-14 2.5X3X在0.83mm封裝內(nèi)整合了3D加速度計和3D陀螺儀，具有超低功耗和更強(qiáng)的功能；應(yīng)用靈活的超低功耗3軸智能加速度計LIS2DW12是消費級加速度傳感器，可用于物聯(lián)網(wǎng)、穿戴和移動設(shè)備；AIS2DW12是汽車級產(chǎn)品，用于無鑰匙進(jìn)入功能（PKE），具有高性能、超低功耗、用途廣泛的特點。

談到汽車應(yīng)用，吳衛(wèi)東表示，智能駕駛的汽車非安全性應(yīng)用主要是導(dǎo)航、數(shù)據(jù)安全、車載信息服務(wù)。IHS 2017年上半年市場報告證實，ST是第一大汽車非安全性應(yīng)用MEMS廠商，2016年其市場份額比2015年增長了20%。例如，在慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中對于了車規(guī)三軸加速度計AIS328DQTR+三軸陀螺儀A3G4250DTR；T-Box中采用了LSM6DSL車載前端應(yīng)用。

吳衛(wèi)東認(rèn)為，高精度傳感器正在推動新應(yīng)用的發(fā)展。因為傳感器測量精度是車用及工業(yè)傳感器企業(yè)面臨的一個巨大挑戰(zhàn)，而且還需要在提高精度的同時保持低功耗。

 

 

意法半導(dǎo)體擁有傳感器精度衡量方法——阿倫方差（AVAR），可以覆蓋消費及汽車電子應(yīng)用。此外，還可以通過改進(jìn)制程和測試及校準(zhǔn)技術(shù)來提高精度。制造設(shè)備可以實現(xiàn)精確的幾何尺寸、蝕刻和封裝技術(shù)，使傳感器具有適合量產(chǎn)的良率和精度；而測試校準(zhǔn)設(shè)備有助于精確的刺激、多校準(zhǔn)點、多DOF測試，高平行度實現(xiàn)高精度傳感器量產(chǎn)。

 

 

 

 

他還展示了運動MEMS傳感器的內(nèi)部視圖，可以利用三個關(guān)鍵元件實現(xiàn)各種功能。

 

 

典型汽車應(yīng)用

吳衛(wèi)東重點介紹了幾個典型汽車應(yīng)用。智能駕駛MEMS傳感器可用于非安全性應(yīng)用、安全氣囊、主動安全和自動駕駛。在ADAS系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)整合方面，可以涵蓋攝像頭、LIDAR激光雷達(dá)、遠(yuǎn)距離雷達(dá)、近距離雷達(dá)、超聲波雷達(dá)，以及運動傳感器、環(huán)境傳感器和麥克風(fēng)的數(shù)據(jù)。在航位推算和傳感器數(shù)據(jù)整合方面也可以用到各種MEMS傳感器。

 

 

此外，微鏡技術(shù)已從消費電子發(fā)展到汽車電子應(yīng)用，從投影、3D掃描應(yīng)用到LIDAR激光雷達(dá)和智能燈光。而車載設(shè)備麥克風(fēng)已用于失真度極低、參數(shù)匹配的免提電話；抗撞擊、高可靠性的緊急呼叫；以及低滾降、參數(shù)匹配的噪聲抑制。

 

典型工業(yè)應(yīng)用

吳衛(wèi)東稱，MEMS可以在智慧工業(yè)中發(fā)揮巨大的作用。智慧工業(yè)將為我們帶來更高的智力和感知力、更多的連接選擇、更高效加更安全。而智慧工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)是運動傳感器，如運動MEMS和測距傳感器；還有環(huán)境傳感器，如工業(yè)傳感器和激光測距儀。LIS2DH12TR可用于傾斜檢測，LIS344ALHTR（10000g）可用于震動檢測。雙軸平面運動MEMS傳感器可用于結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測等測傾儀以及機(jī)器人。改進(jìn)的傳感器設(shè)計和陶瓷封裝技術(shù)，具有市場領(lǐng)先的分辨率和測量精度，在隧道監(jiān)測和重型叉車都有應(yīng)用。

此外，意法半導(dǎo)體工業(yè)應(yīng)用環(huán)境傳感器包括實現(xiàn)本地環(huán)境監(jiān)測的溫度傳感器、濕度傳感器，實現(xiàn)環(huán)境壓力監(jiān)測的防水壓力傳感器，以及聲波監(jiān)測的MEMS麥克風(fēng)。還有設(shè)備監(jiān)測和預(yù)知維護(hù)運動傳感器，在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上安裝傳感器，即可定期接收傳感器數(shù)據(jù)，并將實測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，查看機(jī)器運行狀態(tài)不良趨勢，實現(xiàn)預(yù)知性維護(hù)。

他說，利用傳感器連接技術(shù)，如線纜（IO-Link）或無線互聯(lián)，新裝制造設(shè)備可以預(yù)裝智能傳感器，現(xiàn)有制造設(shè)備可以在現(xiàn)有設(shè)備上增裝智能傳感器，將本地傳感器通過無線網(wǎng)絡(luò)連接到云端。

 

 

吳衛(wèi)東較后強(qiáng)調(diào)，意法半導(dǎo)體利用多元化業(yè)務(wù)模式，專注產(chǎn)品生命周期長的市場，產(chǎn)品生命周期從產(chǎn)品上市日期起十年提供，高性能，高質(zhì)量，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境中依然表現(xiàn)出色（更寬的工作溫度范圍，更強(qiáng)的抗撞擊和抗振穩(wěn)健性）。

 

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