傳感器等感知設備是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎，也是物聯(lián)網(wǎng)技術突破的核心。我國芯片廠商普遍規(guī)模較小，尤其涉及高端芯片研發(fā)的企業(yè)更是寥寥無幾。意法半導體、高通、飛思卡爾等芯片企業(yè)都在提供物聯(lián)網(wǎng)所需的基礎通信芯片，其中，MEMS （Micro-Electro-Mechanical Systems，微機電系統(tǒng))傳感器扮演了物聯(lián)網(wǎng)底層很重要的一個角色。3月底在美國舉辦的第九屆電子峰會（Electronics Summit2011）期間，飛思卡爾全球市場營銷總監(jiān)Glen Burchers為大家介紹了MEMS傳感器的最新發(fā)展趨勢。

“MEMS傳感器在電子設備和日常生活中的重要性越來越大，它使人類能夠感知到自己所處的環(huán)境，如位置、方向、速度、高度、角度、溫度等?！盉urchers認為，MEMS傳感器非?？煽?，它把物理環(huán)境如溫度、加速度、壓力、全球定位系統(tǒng)翻譯成機器語言，具有功耗低、速度快、性價比高等優(yōu)點。

應用無孔不入

除了傳統(tǒng)的傳感器外，還有手勢傳感器、GPS傳感器、Wi-Fi傳感器等范圍更廣的傳感器，Wii和iPhone的熱銷使得MEMS的功效得以顯現(xiàn)，MEMS使得電子產(chǎn)品更娛樂化、智能化。不光是智能終端，MEMS產(chǎn)品還廣泛地應用于噴墨打印頭、投影機、游戲機、麥克風等產(chǎn)品中。

以麥克風為例，提供更好的音質已成為消費性電子與手機廠商的主要選擇之一，傳統(tǒng)麥克風價格固然便宜，但是音質表現(xiàn)與尺寸卻始終無法突破。而MEMS麥克風的架構多為MEMS感測器加上控制IC與電路，容易與CMOS工藝及其他音頻電路相集成，更好地消除噪音。因此，全球MEMS麥克風市場正在迅速壯大。

“除了應用得較早的汽車行業(yè)外，目前市場上MEMS傳感器的主要應用分布在移動電話（方向檢測、手勢感應）、游戲、醫(yī)療（血壓監(jiān)測、睡眠窒息監(jiān)測、醫(yī)療呼吸設備）、工業(yè)領域?！盉urchers介紹說。

“我們是唯一一家能夠同時支持單核、雙核、四核的芯片廠商，通過這三種組合，OEM廠商可以開發(fā)軟件，用在三種不同的產(chǎn)品上，并且覆蓋三種性能的定位。每個內(nèi)核的運行速率可以達到1.2GHz，所交付的性能是飛思卡爾當前應用處理器產(chǎn)品的5倍。”這種性能為下一代平板電腦、電子閱讀器、智能手機、汽車資訊娛樂系統(tǒng)打下了堅實基礎。

MEMS傳感器

金字塔發(fā)展層次

飛思卡爾是極少數(shù)能夠提供移動和便攜式應用傳感器全部組合的公司之一。Burchers分析說，MEMS傳感器發(fā)展有如下五個層次：

1.傳感器最初的應用相當于只是傳輸少量數(shù)據(jù)的啞設備，其軟件開發(fā)是留給系統(tǒng)來完成的；

2.隨著時間的推移，系統(tǒng)開發(fā)商開始要求傳感器制造商提供算法，去更好地挖掘傳感器的應用價值；

3.集成傳感器開始出現(xiàn)。這意味著多個傳感器一起使用。例如，要做到手勢感應，我們必須結合加速度計與陀螺儀；另一個例子是，指南針必須結合羅盤與加速度計。

4.當制造商把軟件算法添加在集成傳感器中時，我們稱之為傳感平臺。

5.當把一個應用程序加載于傳感平臺之上時，我們稱之為傳感系統(tǒng)。這是傳感器功能和性能的最高水平。而且這絕對是未來傳感器的發(fā)展方向。

一個傳感系統(tǒng)需要三個元素：智能傳感器、能處理傳感器輸入信息的復雜的傳感器算法、以及一個高性能的應用處理器，它將與傳感器互動并從互聯(lián)網(wǎng)上收集更多的數(shù)據(jù)。傳感器必須密切與應用處理器互動，而飛思卡爾在開發(fā)此類系統(tǒng)方面獨有建樹。

飛思卡爾Xtrinsic傳感解決方案提供更高的集成度和模塊化嵌入式多傳感器的輸入，組合智能帶來更大的價值和決策的整體解決方案。Xtrinsic移動傳感平臺集成了加速器、處理內(nèi)核、存儲器和多個嵌入式功能，提供了更高的智能化程度和更好的整合度，它從各種傳感器獲得的數(shù)據(jù)，可接收多個傳感器輸入，再將這些數(shù)據(jù)匯總并分析，使不同傳感器打好“組合拳”。此外，Xtrinsic傳感解決方案具有內(nèi)置智能，可以在相應的環(huán)境內(nèi)進行復雜的計算和決策，幫助用戶實現(xiàn)與眾不同的智能傳感應用。而Xtrinsic觸摸傳感軟件套件2.0將電容觸摸傳感功能從8位控制器擴展到32位控制器。

往哪里走，怎樣走？

“MEMS發(fā)展趨勢是小型化、更低的功耗、更高的性能、價格更便宜?！盉urchers預測說，未來2年內(nèi)MEMS傳感器在移動設備中的使用量將增加5倍?！?010年，超過三分之一的手機配備了加速計，而增長最快的是磁傳感器，它是指南針的一個必要組成部分。陀螺儀、壓力傳感器也將會成為下一個大的增長市場?！盉urchers介紹。

其實，單從飛思卡爾MEMS元器件的銷售量就能以管窺豹。飛思卡爾在傳感器方面的投資已超過30年。1980年，飛思卡爾剛開始壓力MEMS傳感器的研制；上世紀80年代后期安全氣囊方面的需求開始增長；1992年飛思卡爾開始關注醫(yī)療市場；2009年飛思卡爾產(chǎn)品在中國手機市場占據(jù)了顯著的地位；2010年飛思卡爾MEMS元器件出貨量達到十幾億；在過去的30年中，飛思卡爾已經(jīng)售出超過10億個傳感器?！巴ㄟ^飛思卡爾產(chǎn)品銷售的曲線可以看出MEMS傳感器的需求呈非線性增長，下一個10億的銷售量估計就用不了30年了，只需要非常短的時間?！盉urchers非常樂觀地估計。這份樂觀并不是盲目的，MEMS傳感器在我們的日常生活中無處不在，比如汽車、智能終端、遠程醫(yī)療。

而需求也并不是一成不變的，目前，越來越多的應用需要多種傳感器的配合了。為了滿足這些用戶需要，飛思卡爾推出了智能傳感器MMA9550L，它把ColdFire微處理器和MEMS加速度計封裝在一起，成為一個樞紐，以便其他傳感器直接連接到該樞紐。其優(yōu)點是降低了系統(tǒng)成本，提供更快的開發(fā)時間。MMA9550L使用一個可編程的內(nèi)核和片上內(nèi)存擴展了3軸加速器的功能，實現(xiàn)了更加先進的移動傳感功能。

在節(jié)能性方面，Burchers舉了一個智能傳感器如何節(jié)省功耗的例子：“一個典型的移動通信系統(tǒng)必須保持主應用處理器時刻運行，這樣才能收到傳感器傳來的信號；然而，在使用MMA9550L系統(tǒng)的情況下，主要應用處理器可以完全休眠，取而代之，由智能傳感器ColdFire處理器監(jiān)視其他傳感器，這樣做節(jié)省了將近90%的系統(tǒng)功耗?！?/p>

MEMS傳感器讓各種應用更加智能，而傳感器本身智能化的趨勢也越來越明顯，武裝到芯片的“智慧”才能為智能系統(tǒng)提供更堅定的平臺。