智能感知需求扩大,高效传感器出货大增

2013-06-03 09:49:12来源: 新电子

高效能感测器需求将持续走扬。随着智慧化应用风潮兴起,具备高精密度、准确度和线性度的高效能感测器,不仅已成为行动装置的必备关键元件,更开始渗透至个人电脑、照明、汽车、医疗和个人健身等应用领域,整体出货量可望不断攀升。


奥地利微电子业务暨行销资深副总裁

相较于过去,行动电话、媒体播放器及汽车等设备能提供消费者更多娱乐、生产力、知识与通讯功能。目前电子产品的感测器已经成为一项重要且普及的关键元件,而更精准、精确以及更可靠的先进感测器功能,正是半导体元件厂商可大展身手之处。事实上,在电子元件产业中,高效能感测器系处于快速成长的市场,以下将就总体市场趋势及半导体感测器规格与其介面技术发展进行分析。

电子感测器打造智慧生活

现今推动先进感测器使用率成长的重要趋势有三,首先,行动装置须能够更精准感知使用者所处的环境,如此这些装置才能发挥更适切的功能。此外,感测器需更快速、效能更强大的处理器,以处理更多感测输入讯号细节。最后,拜元件微型化之赐,即使行动装置外形尺寸缩小,仍可以容纳更多的感测装置。

市场研究显示,使用者期望行动装置能够准确地感测到环境变化,并且针对这些资讯输入讯号进行智慧化回应。先前消费者大多聚焦于行动装置数位内容及处理器规格,很容易忘记周遭的真实世界其实是类比环境,这是一个先进类比感测器与感测器介面可发挥功能的领域。

举例而言,手机会感测到使用者试着要在强光下观看萤幕,于是萤幕亮度会自动增加,让显示内容比较容易被看清楚。同样地,当使用者在黑暗的房间中使用电话时,萤幕亮度就会降低,以便节省电力,这正是环境光线感测的适光性功能,这与人类所做的非线性回应相同。

同样的,汽车感测器可提高驾驶者与乘客的舒适度、安全性和旅游经验。停车感测器、座椅压力感测器,以及可以自动启动驾驶灯的光线感测器等,都已是普及度极高的产品。现今汽车已可以感测车辆是否偏离所属车道,或是当车辆和前方车辆距离太过接近时,比驾驶更迅速反应、启动自动煞车。

电子感测器也被应用于驾驶所看不到的地方,例如,新一代汽车在煞车踏板与煞车间、或方向盘与前轴间,将不再采用机械式连结。相反的,电子式角度感测器将会在开车过程中量测踏板的位置或方向盘的转动,然后将这些位置资料回馈给煞车或转向系统的电子控制单元(ECU),该设计将提供车辆更高的可靠性、较低的重量、更低的功耗且更容易组装。

应用范畴扩大 感测器出货量看涨

在个人健康和健身领域,过去仅限于医院设备的心跳监控、呼吸频率、血压、血糖和血氧量量测,现在已延伸应用于运动、个人健身和居家领域。此外,在照明应用中,新类型的认知光线感测器可以模拟人眼对光线的反应,而毋须考虑紫外线和红外线等非可见光。这些感测器可提供3~220,000流明(lm)的动态范围和一个数位内部整合电路(I2C)接口,在商业照明上可被用于启动「日光采集」功能,也就是说,灯泡能因环境变化准确地调节照明设备亮度。

另一方面,准确的色彩感测器可以调整个人电脑(PC)或是电视萤幕的颜色,以补偿环境照明情况,无论周遭环境变化,皆能产生鲜明生动的色彩。在所有应用中,半导体感测器和感测器介面在精密度、准确度和线性度方面的提升,正是让使用者能更有效率使用电子产品的关键。

事实上,高解析度先进感测器的需求正在增加中,这类感应器如磁性旋转编码器,可以检测小到0.02度的角度变化;而其他应用的旋转编码器则可以测量转子旋转速度达到每分钟八万两千转。拜摩尔定律(Moore's Law)所赐,处理器等逻辑元件的效能不断提升,电晶体成本(Cost-per-transistor)则不断下降。

对于高效能类比元件制造商而言,这是一个良性循环--由于类比积体电路(IC)讯号处理需求增加,带动处理器能力不断地提升,例如在马达控制系统中,高效能处理器针对角度测量进行精确处理后,可使定子电流得到更精细的调节,进而将转子行程上每一点的扭力加以最大化,让最新一代的电子马达可以提供电动车平顺的动力,并提升整体车辆可靠度。

微型化是促成先进感测器应用不断成长的第三大趋势,也可以说是电子产业的奇迹。这种趋势在数位领域最为明显,微型化促进讯号处理电路的成长速度和能力。如今拥有四核或八核处理器比10年前所使用的单核心处理器占用更小的空间。电子产品每平方毫米(mm2)电晶体的数量每2年就会增加一倍的摩尔定律,已经在晶圆制程不断改进下得到验证。

以行动电话为例,一般而言,手机使用微机电系统(MEMS)麦克风,该元件可较传统的电容式麦克风(ECM)提供更好和更强大的效能。MEMS麦克风需要一个高灵敏和线性感测器介面,做为微机电感测器输出电压和讯号处理电路输入电压间的桥梁。业者从第一代的麦克风封装到目前的第五代元件,已将感测器介面线路的晶片尺寸降低80%,且始终使用0.35微米(μm)制程制造。

单颗元件占位空间减少代表行动电话制造商可以在产品中容纳更多元件,所以,现今最先进的行动电话会纳入两个或是三个麦克风,以分别感测周遭环境的噪音与说话者的声音,从而滤掉环境噪音,让通话双方可更清楚听到彼此声音。

感测器和感测器介面的微型化,使得更多终端产品能大量使用这类元件,这能让终端产品得以更灵敏且智慧地回应所处环境,以及来自使用者及其他相关设备所输入的讯号。
感测器市占持续扩大

显然的,上述推动电子产品感测器数量的三种技术趋势将在未来几年持续发酵,业者对于先进感测器技术的投资,无论就中期和长期而言,都将是有利可图的投资。

当然,在短期内,任何电子元件的销售,包括感测器和感测器介面,都将受到整个产业的起伏所影响。然而,根据市场研究报告显示,未来几年感测器的市场占有率将愈来愈大。

除长期因素外,业者对2013年全球电子业前景保持谨慎信心,而不同地区经济略有差异。仔细观察世界各地市场情况,北美已见到令人鼓舞的迹象,并可期望该地区出现缓慢但稳定的复苏。与此相反,在欧洲,欧元区的不稳定降低消费者信心,这将无助于许多资本密集型产业。举例而言,德国工业市场表现平平,但汽车产业表现良好,但是其需求的增加大部分并非来自欧洲,反而是来自欧洲以外的地区,特别是新兴市场。

在日本,工业、医疗和汽车市场看起来情况良好,但是消费电子产业因为长期低迷而依旧憔悴。相反的,韩国不仅在大家所熟悉的消费类电子产品等优势领域有很好的表现,在各领域都马力十足,例如一些极具竞争力的汽车系统供应商正在发展当中。

整体而言,包括台湾在内的亚太地区市场,将较欧洲或美国展现出更强劲增长的迹象。就台湾市场而言,随着高规格的新个人电脑不再如过去一般是必需设备,促使个人电脑市场的疲软令人担忧,但与此同时,平板电脑市场的迅速成长,将有助于平衡个人电脑业务的长期衰退。

 

关键字:传感器

编辑:陈盛锋 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2013/0603/article_1424.html
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