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环境传感器怎么打破工业红海?

2018-09-20 20:46      点击:

  环境传感器怎么打破工业红海?

  智能手机是MEMS厂商最早攻入的商场,但近些年跟着很多厂商的涌入导致竞赛加重、赢利摊薄,智能手机商场已然成为红海商场。不过,环境传感器在智能手机等消费电子的运用才刚刚起步,将翻开传感器在消费电子商场的新局面。

  博世(Bosch)亚太区总裁Leopold Beer指出,消费类MEMS在2017年面对三大应战:一是作为MEMS最大运用商场的智能手机,现在增加已进入阻滞阶段,但竞赛仍然剧烈,因看到巨大的智能手机基数,仍有不少厂商涌入;二是新式运用范畴推出缓慢,如可穿戴式产品,出货量较小且高度涣散,MEMS厂商想要在穿戴式范畴投入立异和运用开发,需求耗费很大的研制资源;三是客户对这种立异运用的承受度并不高,企业要面对很大的不确定性,包含整个商场的不确定性、技能不成熟与技能危险等。

  而在应对战略上,集成化可能是一条出路。Leopold Beer表明,现在厂商不再是扮演最根底的元器件供货商,而是整合传感器、DSP、微操控器等,并结合自己投入研制的软件算法与运用算法,终究呈现出一个处理方案,这是一种商业模式的改变,也是应对应战的办法之一。

  相对应的,盛思锐最新推出的针对智能手机/可穿戴的气体传感器SGP也是在一个单芯片上集成传感器、传感操控、Memory和ADC等电子处理电路,能够把产品尺度做得十分小。一起,选用了先进的DFN封装,全体体积仅为2.45x2.45x0.9mm,增加了其在智能手机等移动设备上运用的可能性。

  事实上,关于传感器的“集成”化,首要表现在两个层面:一个层面是运用MEMS工艺将传感器+MCU+DSP进行单芯片集成;二是将多个传感器经过SiP封装的“模块”集成。上述博世和盛思锐这种“集成”归于第一个层面的集成,它在体积、功耗上会有很大的减缩。

  而除了上述将DSP、微操控器整合进传感器之外,博世的多合一环境传感器表现了第二个层面的“集成”。Leopold Beer称,Bosch的BME680不再仅仅是简略的温度、湿度等单一传感器,而是融多功用于一体的集成环境单元,它整合了气压、环境温度、相对湿度和空气中VOC气体含量的首款四合一传感器,并且是将这些传感器整合到3毫米×3毫米的封装中。别的,作为处理方案供给商,Bosch已不再只供给元器件,还为客户供给适宜的运用场景,以协助客户找到用户端运用的思路。

  麦姆斯咨询CEO王懿也表明,博世的多种环境检测“集成”传感器BME680是在其BME280环境传感器根底上的演进,增加了VOC气体传感功用。该传感器选用体系级封装(SiP),在一个带金属盖的8引脚LGA封装(3.0mm x 3.0mm x 0.95mm)中集成了温度、湿度、气压和VOC气体传感功用,其内部共有两颗MEMS芯片和一颗ASIC芯片,这与此前的BME280内部的芯片数量相同,但功用更多。

  在谈到组合传感器遭到许多公司的喜爱时,盛思锐李锦华表明公司也将会推出多种不同的复合型传感器,以PM2.5和CO2相结合的传感器为例,尽管现在尺度较大,但由于温湿度传感器和气体检测传感器尺度相对较小,将其集成到一个模块上是简单完成的。尽管从技能上来说,将PM2.5和CO2复合型传感器与其他传感器集成到单芯片尚有难度,但盛思锐已经在向这个方针奋力行进。

  组合传感器趋势处理了环境传感器在消费电子运用中要求的“小体积”和“多功用”问题,不过现在组合传感器也面对一些本钱压力和技能门槛,由于不同于其他类型的传感器特性,环境类传感器会遭到周边温湿度、搅扰气体的影响,甚至在气体浓度超支的情况下发作“中毒”而失效。

  炜盛环保事业部副总经理王追表明,不管是单传感器仍是多传感器集成,现在在结构规划及封装方面应该都不存在太大难度,更多的难点在于,如安在MEMS工艺下确保传感器的功用。MEMS式气体传感器以化学型传感器为主,往往会遭到温度、湿度或搅扰气体等环境要素的影响,如安在MEMS工艺下到达或超越传统气体传感器的功用水平关于各厂家都是一个应战。

  “针对这种应战,需求各传感器厂家在传感器灵敏资料方面进行深入研讨,一起也需求商场的引导,让各传感器厂家有满意的动力投入相关资源。相对而言,炜盛在MEMS气体传感器方面研讨较早,在MEMS式气体传感器功用方面到达了国际先进水平,可供给TVOC、酒精、燃气、一氧化碳等多种MEMS式传感器及模组。”王追着重说。

  而在本钱方面,WooFaa总经理周锦富坦言,一个集成了不同环境参数的传感器,能够在运用的过程中令客户有更大的开展空间,但本钱也是需求考量的问题。比方,香港邃古集团预备在邃古广场安置建筑物环境督查体系,就要求产品能收集商场内不同区域的温湿度、二氧化碳浓度及PM2.5等。对企业来说,在额外的项目预算中,要集成多种传感器有必定难度,因而在邃古集团投标的一切项目中,只要10%的传感器能一起检测 PM2.5,因而,怎么到达本钱与多个运用的平衡,是厂商有必要沉思的课题。

  “咱们为这个项目供给的正是集成式的传感器,除了基本参数,每个传感器都有PM2.5检测功用,还能够一起检测PM10。PM10是香港环保署要求督查的参数,现在邃古广场,除了能够在本钱不变的情况下,全面督查PM2.5的散布,还能够因应需求与香港环保署的数据要求作出更精准的对接。”周锦富说。

  “咱们还为香港一间专业录音室安置了一套智能新风体系。由于这个场所有10多间独立房间,用传统的新风体系安置会比较贵重,所以咱们把全体场所分红三个区域,用两个集成式无线室内空气传感器,用不同的空气质素参数,操控不同的管道加压机。当在某个区域有污染物(PM2.5、CO2) 被侦测到过量的时分,该污染区会被操控成空气负压,其他两个区域就会变成空气正压避免污染物分散,这样的新风体系就能够用最短时刻,将污染物移走及稀柝。”周锦富弥补表明。

  将不同的环境传感器封装在一起,它们之间是否会存在一些搅扰?周锦富着重,不同环境参数的传感器,很少会相互搅扰,但它们会共同地会被湿度及温度影响。传感器的稳定性和寿数,受运用环境的影响远远大于传感器本身的规划。

  在未来的消费商场上,组合传感器与单一传感器将怎么共存?王懿通知记者,环境传感器选用SoC仍是SiP取决于传感器芯片工艺和感测原理,正如上面所述,博世BME680选用了一种新式的湿度传感技能,从而将温度、湿度和气压三种传感功用集成于一颗MEMS芯片,而气体传感功用选用另一颗MEMS芯片完成,因而全体选用SiP封装。

  王追以为,跟着商场的需求和技能的开展,MEMS气体传感器必定是开展的必然趋势。短期内,多气体集成传感器的本钱还难以满意消费类电子的需求,单一传感器会是一个过渡。信任跟着技能的开展及本钱的下降,消费类电子对多气体传感器模组的需求会有迸发式增加。

  总的来看,跟着众厂商的涌入与充沛的商场竞赛,以智能手机为代表的消费类电子商场,已经成为加速度计、陀螺仪等MEMS的红海商场,但是环境传感器作为新的功用需求有望翻开消费电子运用的新局面。在集成化方面,组合环境传感器能够满意消费电子“小体积”和用户“多功用”的需求,不过在当时商场迸发之前本钱的操控以及技能上的应战,仍然是厂商有必要打破的难点。