广告

深入探访意法半导体(ST)第三代MEMS传感器

2022-11-28 11:19:17 Challey 阅读:
行业人士表示,MEMS产业未来智能化、微型化、集成化的趋势越来越明显。意法半导体(以下简称ST)从2006年率先在200毫米晶圆上量产MEMS传感器至今,其MEMS经过不断的发展,现在已经进化到了第三代。在2022年11月中旬的慕尼黑华南展现场,笔者对意法半导体亚太区模拟、MEMS和传感器产品部技术市场经理董恺进行了专访,同时深入地了解了ST的产品和技术。

根据Yole 研究预测,全球MEMS市场规模到2026年将增长至182亿美元,年复合增长率为7.2%。意法半导体(ST)作为全球MEMS技术的领先者,很早就开始了MEMS传感器的研发和生产,据中商情报网的数据分析,其在全球MEMS市场中位列前五,份额超过5%。zmbednc

行业人士表示,MEMS产业未来智能化、微型化、集成化的趋势越来越明显。意法半导体(以下简称ST)从2006年率先在200毫米晶圆上量产MEMS传感器至今,其MEMS经过不断的发展,现在已经进化到了第三代。zmbednc

在2022年11月中旬的慕尼黑华南展现场,笔者对意法半导体亚太区模拟、MEMS和传感器产品部技术市场经理董恺进行了专访,同时深入地了解了ST的产品和技术。zmbednc

ST MEMS传感器的发展方向与领域

在现场,董恺简要介绍了关于MEMS传感器产品的历史起源:早期,MEMS技术应用于汽车以及打印等行业,主要产品有传感器和执行器。此外,MEMS主要用在汽车上的安全气囊,在碰撞时通过监测加速度决定是否打开安全气囊。在执行器方面,需要配合打印机产品做喷墨打印,因此用MEMS产品做微流控,来控制液体颗粒的大小,将文字打印在纸张上。这也是MEMS技术衍生的两个技术产品:一个是传感器,一个是执行器。zmbednc

此外,他还介绍了ST的主力MEMS产品起源于消费类电子,借助手机行业的大发展,ST在传感器发展的第二波浪潮中获得了很好的表现。目前,MEMS的第三波浪潮,主要是汽车电动化,工业4.0、智能工业等领域,这也是ST传感器在下一阶段瞄准的市场目标。同时,包括消费类产品中针对智能眼镜的微镜投射方案,以及眼镜上的显示屏,这些都是未来的几个发展方向。zmbednc

ST第三代传感器的优势特点与应用领域

在2022年,ST发布了第三代MEMS传感器,它支持一个ISPU功能,也叫做智能传感器处理单元。这款产品可以满足市场上低功耗、快速响应的需求,同时在传感器内部增加了更加智能化的一个DSP,可以将sensor数据在传感器内部做一些预处理。针对这种方式,在DSP上可以直接访问传感器,避免了用MCU访问需要I2C总线的传统方式。这样带来的好处是功耗更低,响应速度更快。再加上一点是客户可以将他原来在MCU上做好的算法直接移植到DSP里处理,用来实现在工业界环境中电池类应用低功耗、长时间工作的需求,这是第三代智能传感器的基本状况。zmbednc

同时,ST的第三代传感器的Sensor中有一个DSP的内核支持BNN的模块,支持边缘计算等功能。客户可以将原来在MCU上做好的算法直接移植到DSP中进行处理,用来实现在工业界环境中电池类应用低功耗、长时间工作的需求。这是ST第三代智能传感器的核心技术及原理。zmbednc

笔者了解到,目前已经有一些顶级的工业行业客户在使用ST的第三代传感器。而其中的主要用途之一,是用于工业设备的预测性维护。预测性维护应用也是ST第三代传感器与智能工业发展需求契合的地方之一,也是其优势领域。zmbednc

最大的优势之一:工业设备的预测性维护

工业设备,需要运维定期检测设备运行状况,这种传统运维主要是通过检测电压电流的方式,而针对机械结构的损伤,行业中以往没有也没办法做到太多的关注。ST第三代传感器带来的优势之一就是可以在工业设备最末端机械结构的状态运行上做监测。zmbednc

什么是预测性维护?zmbednc

预测性维护,可以理解为人的体检,人们在做体检时,希望检查可能的疾病,从而在初期发现、预防,让人处于健康状态。工业设备因为要做长时间的连续运行,也会遇到同样的问题。zmbednc

预测性维护,就是针对在生产线上或者工业设备运行过程中可能遇到的一些问题,用主动监测的方式早发现、早解决,避免产生更大的损失。zmbednc

 “ST第三代传感器带来的价值之一就是在这种机械设备结构,比如齿轮,机械结构悬臂等方面监测是否有异常情况,出现异常时,智能传感器处理单元ISPU就会把数据处理的部分发送到Sensor端,实现更智能化、更实时的响应,同时还能够以低功耗化状态监测运行。”董恺对此特别强调。zmbednc

聚焦工业领域

目前,智能手机等消费类MEMS市场已经充分应用,而随着智能制造,工业4.0不断深入,未来MEMS传感器的市场方面,将主要是针对工业4.0,除了上面的预测性维护、工业设备健康监测外,智能建筑、智能安装,桥梁、古旧建筑以及高层建筑,都需要监测其健康状态。通过介绍,笔者了解到,ST也在用MEMS传感器深入这些领域,并且已经成功应用于水坝边坡桥梁的建筑结构中,这是一个针对工业的重要方向之一。zmbednc

另一个应用方向是汽车电动化。在传统的电动汽车中,应用到传感器的部分主要是安全相关的安全气囊、ESP、ESC等等。随着汽车的电动化,现在已经形成了一个新的概念:智能座舱。智能座舱不仅涉及到高精度导航,还有像汽车内部的降噪,汽车智能底盘等。zmbednc

在这三大工业领域,MEMS传感器在未来会有一个很大的增长趋势。zmbednc

下一代消费领域:ST MEMS传感器在智能眼镜中的作用

尽管目前MEMS传感器在消费类市场上已经有很大的占有率,但在可能成为未来新的下一代智能终端:智能眼镜方面,MEMS传感器的作用将会越来越重要。zmbednc

ST的MEMS产品在智能眼镜上的应用方向,主要是两个方面。个方面是传感器,主要作用于感知人的头部动作以及在空间上的方向。其实在这方面ST已经有比较成熟的应用,譬如在耳机上就已经有成熟的空间音效,未来配合智能眼镜,可以再追踪头部的动作,或者实现人和眼镜的交互应用,这是MEMS传感器在这类产品和市场的方向。zmbednc

第二个方面执行器,ST主要专注近眼显示功能。现阶段的智能眼镜产品,由于尺寸的限制,依然是作为关键信息的分享,没办法做太多的娱乐性项目,仅仅偏向于一些实际应用,譬如作为手机屏幕的拓展,来电提醒,短消息文字显示等简单的内容交互。在未来,在实际生活场景中,智能眼镜可以帮助用户做导航应用的辅助,譬如楼宇等建筑物的识别、交通引导及辨别,甚至各种身份验证等都会直接在智能眼镜上实现。zmbednc

特色产品

在这次慕尼黑华南展现场,笔者注意到ST的几款特色产品,分别是智能呼吸口罩、可用于魔术骰子的姿态识别加速度计、智能窗帘机器人、陀螺转角仪以及热释电传感器TMOS。zmbednc

zmbednc

智能口罩

zmbednc

这是一个内置气压传感器的智能口罩,用来监测有呼吸系统疾病的病人,监测其呼吸频率,可以与手机连接,如果发现呼吸急促,或者频率变慢,就会通过手机报告给医生或者家人,这款产品比较新,目前还属于消费级的产品,已经有终端厂商在做医疗方面的认证。zmbednc

同时,它还可以做得更小一点,更易于佩戴。zmbednc

姿态识别加速度计

zmbednc

魔术骰子zmbednc

上面是内置姿态识别加速度计的魔术骰子,这是一套典型的IoT产品,可以监测骰子每一面的方向,在骰子里面有蓝牙模块,可以把数据传到接收端(如上图下方的显示模块),里面有电池,还可以进行无线充电。这是给魔术师开发的道具,可以做心灵预测,同时可以与VR眼镜结合起来,在眼镜上显示,从而做得更加隐蔽。zmbednc

当然,这只是姿态识别加速度计在魔术方面的应用,由于其小型化,并内置了蓝牙、电池以及无线充电等模块,同样可以用在其他消费类或者工业领域中。zmbednc

智能窗帘机器人

zmbednc

ST的智能窗帘机器人不是简单的电机驱动,它里面内置了加速度计,只需要轻轻拉一下窗帘给它一点势能,机器人就知道需要往哪个方向拉,内置模块就会驱动电机往对应的方向自动拉动窗帘。当然,这个智能窗帘机器人可以与手机连接,通过远程或者时间计划控制窗帘的动作。zmbednc

陀螺转角仪

zmbednc

zmbednc

上图中的蓝盒中内置了一个陀螺转角仪,平板显示系统是一个开发套件,其中实际上是做了一个虚拟的骰子,但这个比骰子更精确,可以根据陀螺转角仪传感器的数据动态计算得出当前转动的精确角度。zmbednc

热释电人数传感器TMOS

zmbednc

TMOS人数检测传感器zmbednc

利用ST TMOS产品根据热释电原理制作的人数检测仪可以在公园、广场、车站等人口聚集的地方统计人数。zmbednc

上面这些只是ST展会上的部分特色产品,其展示的也只是传感器在某一个方面的应用,基于ST第三代传感器优秀的设计和强大的功能,它们还可以应用在更多的消费或工业领域。此外,这次ST展览还展出了更多汽车电子、新能源等领域的众多优秀产品。zmbednc

责编:Challey
本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Challey
资深产业分析师
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 思特威重磅推出首颗线阵CMOS图像传感器,赋能工业线阵相 思特威重磅推出首颗LA(Linear)线阵系列4K分辨率高速工业CMOS图像传感器——SC430LA。
  • 矽递科技为荷兰养猪场打造基于LoRa®和LoRaWAN®的环 通过物联网技术监测养殖环境,为生猪健康提供有效保障
  • 基于全新测量原理的二氧化碳传感器,清洁空气的好时机 除了代表水的H2O之外,代表二氧化碳的CO2可说是最闻名的化学组分。CO2传感器测量空气中的二氧化碳浓度,以便在超过浓度时作出应对。最新的型款相比先前的产品更小巧且更便宜。
  • 意法半导体生物识别支付平台获EMVCo 认证,有助于机构 意法半导体完整的技术平台获得行业认证,整合嵌入式安全单元和超低功耗通用微控制器,具有经济、强大的安全保护功能
  • 传感器和处理器如何打造更智能、更自主的机器人? 自主机器人是智能机器,无需人工控制或干预即可理解其环境并从中导航。尽管自主机器人技术相对较新,但已在工厂、仓库、城市和家庭等领域中广泛应用。例如,自主机器人可用于在仓库周围运输货物,或执行最后一英里配送,而其他类型的机器人可用于家庭吸尘清洁或修剪草坪。
  • 自热式达林顿晶体管对可构成新的气流传感器 在可用于气流检测的众多方法中,自热式热流量传感器简单、便宜、坚固而又灵敏。它们依赖于被加热传感器的空速和热阻抗之间的关系。本设计实例利用通常被认为是经典达林顿拓扑缺点的优势,将此数学关系转换成了实际电路。
  • 2022世界杯梅西和他的阿根廷大爆冷,VAR技术对足球比赛 阿根廷1:2不敌赛前被认为小组最弱的沙特阿拉伯队,成了卡塔尔世界杯开赛以来最大的冷门。上半场阿根廷队的3次进球统统被取消,此外,阿根廷还被吹了7次越位,创造世界杯纪录,阿根廷球迷在社交媒体上表示,如果不是VAR(视频助理裁判)过多的介入,上半场沙特就被阿根廷打花了,就不会出现下半场逆转的情况。VAR (视频辅助裁判)技术对足球比赛是否利大于弊?
  • 被波士顿动力起诉抄袭机器狗,幽灵机器人公司回应 近日,机器人领域赫赫有名的波士顿动力的一份专利诉讼案备受行业内外关注。据EDN电子技术设计了解,2022年11月11日,波士顿动力公司向特拉华州联邦法院提交了申请,对Ghost Robotics幽灵机器人公司的Vision60和Sprint40四足动物提出了异议,称幽灵机器人侵犯了其Spot四足机器人的七项专利。
  • 有助于低压测量的精密同步检波放大器设计 本设计实例提出了一种实用电路,借此就可实现同步检测,进而以高线性度和出色的抗噪性对小直流电压进行放大。在涉及电流分流器、称重传感器和热电偶等的测量中需要使用这种电路。
  • 机器人航位推算:深入研究里程计测试与分析 我保证会深入研究这个话题,但首先得从如何进行算法测试开始。我们之前在基于国际规范的模拟居家环境中收集了数据。但是,为了记录更多与航位推算精度直接相关的测试数据,我们在一个更简单、更小环境中对更多的方向变化进行了测试。
  • 小米12S Ultra概念机是什么怪东西?雷军揭秘其设计解法 据EDN电子技术设计报道,小米手机官方微博今日官宣了小米 12S Ultra 概念机,该机是小米与徕卡联合打造,官方称“第一次把徕卡相机镜头装在手机上”。小米 12S Ultra 概念机前所未有的配备“两颗 1 英寸”传感器,新增中置直取光 1 英寸,可外接徕卡 M 系列专业镜头,“一扭一卡,光学能力突变”,有望大幅提升手机的摄影能力。
  • 如何用MEMS仿真模型设计地震仪 由于地震传感器网络分布较少(或有限),地震事件的表征和监测之间可能会发生延迟。解决这一问题的其中一种方法是使用基于MEMS的地震传感器作为传统传感网络的补充。MEMS传感器体积小,价格实惠,适用于局部监测,也可以提高地震监测能力。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了