不止手机,可穿戴、AR/VR、物联网正成为电子元器件微型机电系统(MEMS)市场的关键驱动力

通信通 发表于 2018-03-18 10:31:24 收藏 已收藏
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不止手机,可穿戴、AR/VR、物联网正成为电子元器件微型机电系统(MEMS)市场的关键驱动力

通信通 发表于 2018-03-18 10:31:24

不止手机,可穿戴、AR/VR、物联网正成为电子元器件微型机电系统(MEMS)市场的关键驱动力——可穿戴设备将变得更加无处不在,增强现实和虚拟现实将融入我们的日常生活,而物联网设备将以前所未有的规模进入各行各业。

为应对这一趋势,并帮助工程师们克服种种技术限制与挑战。博世(Bosch)正由汽车和消费电子向物联网领域转型,以期通过面向智能化的技术创新、完备的产品组合,以及广泛的生态合作,来推动MEMS产业的转型升级,从而“开启一个更加智能的世界(Enables a Smarter Wrold)”。如今,博世的MEMS不仅应用在从智能手机到几乎所有的智能电子消费设备,工业和物流、智能家居和建筑、健身和康乐等设施中亦可找到它们的存在。

在2018年慕尼黑上海电子展上,作为全球创新型MEMS传感器及致动器解决方案领先供应商的Bosch Sensortec展示了三款核心产品,包括适用于可穿戴设备和物联网的超低功耗加速度计BMA400、用于增强和虚拟现实的高性能惯性测量单元(IMU)BMI085和用于物联网中虚拟用户界面的交互式投影模块。

“在博世,每年均会将10%以上的收入投入到研发创新之中,并针对不同应用场景开发各种用例;同时,我们作为领先供应商与许多客户都有沟通,深刻理解他们的需求以及他们对于未来的洞见。通过这两方面的结合,我们能够做出最好的产品来,为客户乃至整个生态带来更多价值,而这正是我们一直坚持的观念和所做的事情。”Bosch Sensortec亚太区总裁百里博(Leopold Beer)在展会期间的媒体见面会上这样说道。

加速度计:超低功耗与高性能相结合

如今的智能手机在体积和重量方面越来越大,在运动时随身携带在口袋或手臂十分麻烦。这从逻辑上推动了智能腕表和运动追踪器等可穿戴设备的需求,能够为健康、体育和健身监测提供方便的永久性解决方案,因此在我们的日常生活中发挥着日益重要的作用。

IDC的预测显示,到2021年,可穿戴设备的出货量将增长到超过2.2亿部,几乎是2017年数字的两倍。同时,未来可穿戴设备的需求将远远超出健康和健身,并以多种功能、视觉设计吸引力与时刻在线为特征,取代当今许多“手腕上笨重的砖块”,同时融入智能戒指、时尚手袋或钱包等领域。

而无论可穿戴设备应用于何处,都有一个共同的诉求点——消费者持续要求更长的电池寿命,以避免频繁充电。百里博指出,降低功耗为希望在目前竞争激烈的环境中取得成功、并扩大市场份额的创新型制造商带来了巨大的竞争优势;在不久的将来推出的众多新型可穿戴应用的核心,诸如智能戒指或项链,将是超低功耗和极为高效的用电量。

产品制造商如何能够真正降低功耗,以打造此类新型设备?运动传感器是可穿戴应用中不可或缺的组件。据Bosch Sensortec MEMS产品领域总负责人Ralf Schellin介绍,为了克服上述长期存在的障碍,Bosch Sensortec设计出了BMA400,一款小巧但功能强大的MEMS加速度传感器,专门应对功耗挑战。

BMA400将超低功耗和出色的性能结合在紧凑封装中,用电量与当前加速度计相比减少十倍,而且性能不打折扣;加速度计的先进功能还将令多功能可穿戴设备的运动检测和永不断讯步进计数功能不会消耗应用处理器的功率;得益于其紧凑的封装(体积大小仅2.0x2.0x0.95mm3)、集成即插即用步进计数器,以及活动识别功能,BMA400易于集成至新型可穿戴设备中,为新颖、令人兴奋和时尚设备的发展提供助力。

“BMA400凭借其步进式计数器仅4μA的超低耗电量,和其智能电源管理功能,能前所未有延长可穿戴设备所配电池的使用寿命。为了进一步延长电池使用寿命,BMA400只有在检测到物体运动时才会自动唤醒,并在运动停止后自动恢复到睡眠模式。”Schellin表示,在2018年国际消费电子展(CES)上,BMA400赢得了嵌入式技术类别的创新奖。

高性能IMU:使能身临其境的AR/VR体验

AR和VR是一个多年来一直持续发展的市场。虽然必要的技术已稳步推进,但乏善可陈的用户体验阻碍了其推广,例如较为严重的延迟、不稳定性和噪音会造成晕动病效应,进而导致恶心和其他各种令用户感到不适的症状;此外,诸如头戴式设备过热、无线数据传输速度和可靠性,以及通常较高的价格等问题对全面的市场渗透提出了额外的挑战,Schellin细数行业“痛点”道。

AR和VR市场至今同样缺乏真正吸引人的应用程序。但是,随着全新主打品牌AR/VR产品的上市,这些领域移动设备的前景开始呈现动态发展。这项技术可能的应用范围实际上无穷无尽,例如在教育和工业方面便拥有巨大的潜力,增强现实眼镜将在这些方面大受欢迎。根据IDC预测,到2021年,AR/VR头盔的市场出货量将增至8120万部,相当于年复合增长率高达56.1%。

为了实现必要的关键质量以及广泛的消费者接受度,厂商需要找到一种方法来减轻阻碍当今AR/VR产品发展的令人不悦的用户体验问题。Bosch Sensortec在本届慕尼黑上海电子展上新推出的BMI085是一款高性能6轴惯性测量单元,可以应对这一挑战,使制造商能够提供真实、身临其境的体验,避免由延迟造成的问题。

“博世在惯性MEMS传感器和加速度计领域拥有超过20年的经验,并将汽车级的可靠性和性能带入消费电子传感器领域。”在Schellin口中,这一紧凑型MEMS传感器封装具有多种功能,结合了极低漂移陀螺仪和低噪声加速度计,可显著减少令人不适的晕动病效应;其对头部运动的超精确瞬时检测将时间延迟缩短至几乎不可察觉的最小值,提供低于3ms的低运动至光子延迟,并且能够在连续头戴式显示器(HMD)或AR头戴式耳机场景中经常遇到的高温度波动环境下,实现接近完美的稳定性;此外,传感器的加速计具有“坚如磐石”般的温度稳定性,温度系数补偿(TCO)通常小于0.2 mg/K,且温度系数灵敏度(TCS)可达0.002%/K。

交互式投影模块:将物联网推向更高水平

作为众所瞩目的焦点,物联网正在推动许多行业的增长。IDC预计,2018年度全球物联网支出将超过7720亿美元,到2020年将突破1万亿美元大关;超过300亿的设备将在2020年连接到物联网上。为实现如此大胆的增长预测,物联网解决方案将需要证明其价值,并克服尺寸、成本、功耗和可用性方面的众多技术挑战。

在百里博看来,用户界面这一领域拥有大量改进空间,以及尚待开发的潜力,能够将物联网推向更高水平。为顺畅并扩大用户与技术之间的互动,它已开发出独有的MOEMS激光扫描技术,用于投影和感应交互式图像;“为了促进营收,用户必须能够看到实际的产品图像,因为仅仅音频控制界面所提供的刺激感不足以触发客户在例如网上购物时的购买行为。”

交互式投影模块具备免对焦投影、紧凑尺寸和低功耗的特征,并可灵活地将任何表面转变为尤为直观和具有视觉吸引力的虚拟用户界面,非常适合与家用电器、智能扬声器、增强现实眼镜、可穿戴设备等配合使用,Schellin补充道。

具体而言,交互式投影模块将虚拟用户界面图像投影到表面上,并持续扫描,以检测用户的手势和交互,例如触摸、拖动或点击;能够按需投影到任何表面上的虚拟界面提供了近乎无限的应用可能性,无需受到物理控制拨号和按钮的阻碍,将为物联网和消费产品空间带来革新;普通设备将立刻拥有无限灵活的物联网界面,并且得益于其紧凑且节能的特性,交互式投影模块非常适合“科幻功能”,例如从智能腕表和个人移动设备投影用户界面图像。

“新的市场需要新的解决方案。Bosch Sensortec在MEMS和MOEMS技术领域推出的上述和其他最新创新一定会在这场根本性变革中发挥重要作用,并最终实现‘打造更加智能的世界’的目标。”百里博总结说

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