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2019-11-13

韦德国际1946官方网站:MEMS传感器是物联网根基(二)

发布者:韦德国际1946官方网站 ; 浏览次数:453

MEMS传感器是物联网根基(二)


文章来源:中国工控网

文章关键词导读:传感器、物联网、5G、PCBA线路板、芯片


穿戴装置成为MEMS传感器新兴应用


智能穿戴装置是目前最热门的新兴产品,其所使用的感测元件,大多仍与智能手机相同。主要是相较于手机应用,穿戴装置所使用的传感器无论在尺寸、耗电量、感测灵敏度或是元件可靠度上,通常皆需面对更严苛的要求。目前已处于市场百家争鸣的智能手表,即使结构上所允许的设计空间及电池容量皆远小于手机,但使用者却对声控、动作感知、或是续航力等产品性能,有与手机相同的期待。


因此,大多数传感器皆须先经过应用在智能手机上商品化成功后,才会转移到穿戴装置来使用。其最成功的元件案例是惯性传感器与MEMS麦克风,包括GOOGLE、APPLE、微软、摩托罗拉等多家知名大厂,皆已将此两元件整合在自家的穿戴装置产品内,成为其传感器标准配备。


根据观察,智能穿戴装置在物联网应用最具商机潜力的两大功能项目在于量化生活及随身环境安全监测。所谓量化生活是是指将个人每日生活中的输入(例如饮食内容、走路步数、环境空气品质等)、状态(例如心情、肤导、心率、血氧、饱和度等)及表现(包括心里及生理面向)等参数变化,结合科学技术来进行资料撷取记录的一种活动。


其目的是藉由分析具体化的自我量化测数据,来有效评估改善个人生活品质。例如藉由智能穿戴装置平日持续的生理资讯检测和记录,未来医疗诊断不仅依据患者的局部病症作为判别,而会从饮食习惯与生活型态等根本原因一并考量,迈向整合式医疗的服务模式。


满足穿戴装置物联网应用的常见感测功能,大致可包括活动感知、影像感测、环境感测及生理感测四大类别。MEMS元件在穿戴装置上的应用诉求,是使系统达到微小化、低功率、高性能及多功能整合等目的;而其最关键的两大功能需求则在于感测与无线通讯。


最有机会广泛应用于可穿戴行动装置的MEMS元件包括动作感知、声控辨识、无线通讯及环境侦测四大类别。在无线通讯方面,智能穿戴装置通常需要尺寸微小、并且功耗超低的无线前端模组,来担负穿戴装置系统长期联网与资料传输等工作。


为使无线系统尺寸缩小,除将内部射频元件缩小之外,也须设法同时提高元件的Q值(品质系数),如此才能降低环境杂质的干扰影响,提供符合需求的无线讯号传输品质。在MEMS传感器的应用方面,目前市场规模最大者仍是惯性传感器及MEMS麦克风;而近期包括高度计与气体传感器的两大元件,预期应用需求将会大幅成长。而未来最具市场爆发潜力的MEMS元件,将可能会是红外线影像传感器。越来越多的穿戴装置领用复合式惯性传感器来达到健身检测功能,并实现系统智能节能与姿态控制等目的。


复合式多轴惯性传感器受到广泛接受的最大原因,主要是在于他的应用便利性。


系统商可买进一颗复合式惯性传感器取代原本的二至三颗惯性元件,并且也可同时由供应商取得该传感器最佳的感测融合解决方案。HIS市场调研机构研究显示,下一阶段合理的市场演进,将会是见到越来越多的六轴或九轴复合式惯性传感器应用在智能穿戴装置内。MEMS麦克风是目前MEMS产业中成长速度最快的元件,其在消费类电子产品的需求数量正在持续增加当中;例如在智能手机内的应用,MEMS麦克风数量正从原本只需要一个,发展到甚至多大五颗,以便有助于消除杂讯和改善音质。


在穿戴行动装置例如GOOGLE银镜或者智能手表的应用上,欲实现人机之间最自然的互动及操控,采用“语音”方式绝对是最佳选项。而对于声控及高品质收音等应用,MEMS麦克风则是不可或缺的关键元件。


预期MEMS麦克风技术将朝向“高讯噪化”、“超宽频率响应”与“高灵敏度”三大技术方向发展,以充分满足未来穿戴行动装置高品质的语音及辨识应用需求。然而,如何在产品的专利布局与成本良率上取得优势,仍是竞争厂商是否能在未来市场上获取庞大商机的决胜关键。

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