小小MEMS支撐物聯網大市場

有人說，下一波推動電子產業快速增長的機會是物聯網，而物聯網的市場發展將在很大程度上依賴于包括MEMS在內的傳感器技術。近日ADI亞太區微機電產品市場和應用經理趙延輝（Neil）在MEMS（微機電系統）主題演講中，也分享了類似觀點——曾經主要針對汽車應用的MEMS技術，在以可穿戴為代表的物聯網應用中成為其市場增長的關鍵。“MEMS正在讓創新超越一切可能。”Neil表示。

“MEMS powered”

創新無處不在

MEMS傳感器經歷了從汽車延伸到手機的快速成長，現在正在拓展智能穿戴，再到IoT和工業4.0，成長空間巨大。健康監測、運動監測、貴重物品跟蹤……各種應用場景在生活中無處不在。“有數據表明，他們所占全球MEMS的市場份額，已經從2011年的9%提升到2015年的30%。”Neil指出。

“曾經有一個火災報道，兩個消防員進入火場之后因為找不到回來的路而犧牲了。如果有一個集成MEMS慣性傳感器的電子設備可以在室內實現自動導航，自動記錄你的運動軌跡從而指導你按照這個軌跡安全返回，就不會有這樣的悲劇發生。”Neil以一個真實的消防悲劇故事開啟了MEMS創新應用的分享。

近年來，大家耳熟能詳的關于MEMS在生活中的應用是在監控監測方面，特別是手環和智能手表等可穿戴產品。“實際上可穿戴產品市場還有大量不一樣的監測應用，這些創新應用正在層出不窮涌現。”Neil指出，并羅列了多個應用案例：用于執行任務過程的爆炸沖擊檢測的士兵安全頭盔；在跆拳道和拳擊運動員以及訓練中可以通過在衣服等裝備中采用MEMS傳感器，實現對抗中各種力度和方位數據監測，達到智能訓練目的等。

“同樣對于可穿戴，我們還可以更廣泛地應用到奶牛、寵物以及貴重物品的監測上，這些是我們平常大家接觸不是特別多的，但是所有這些點都會是MEMS潛在的增長點。”Neil表示，“萬物互聯的潛在市場遠大于我們今天所說的手機或者我們大家現在所了解的可穿戴，有可能家里面所有的家電、所有的門窗都要放一個MEMS傳感器。比如我推門進來，家里面的媒體產品打開，晚上起來還可以自動把夜燈打開，這個市場需求非常大。”

低功耗、小尺寸、高精度優勢

近年來，ADI公司的MEMS產品獲得包括Withings、中國小米、卡西歐等眾多全球領先用戶的采納。“為什么ADI在這些產品里面贏得了市場份額？總結主要有三點：第一是功耗；第二是精度；第三是尺寸。正是這三點優勢幫我們贏得了市場。”Neil指出。

可穿戴產品用戶通常最大的痛點便是需要頻繁充電，這也是小米定義手環之初就準備解決的。它的產品在測試的時候，如果不考慮振子頻繁振動的情況下，持續使用時間可以達到三個月，所以保守的說可以達到用戶一個月不用充電，工作功耗低至1.8uA的ADXL362輕松幫助小米實現了其超低功耗的設計，而這款產品在2015年實現了約1200萬的出貨量，一舉使小米成為全球第二大手環制造商。

“有的客戶給每一個奶牛的脖子上都戴一個MEMS傳感器進行奶牛監測，有客戶通過了薄膜切斷型燃氣表來實現五級以上的地震自動切斷以防止二次災害的發生。這頭奶牛直到死掉，或者燃氣表下一次更新換代之前都不需要換電池，大大節約了人力成本和時間成本。”Neil指出。

為什么小米手環使用ADI公司的ADXL362加速度計？“經常有人戴智能手環坐飛機國際旅行，在飛機上不可能有很大的運動量，但你一下飛機手環就顯示你走了數千步。這個與實際情況出入很大的計步結果是如何出來的？這由于傳感器精度問題造成的。”對于MEMS傳感器的精度問題，Neil給出了一個常見的計步偏差嚴重的例子，“這是加速度計的采樣頻率不夠，導致將飛機高頻振動計算成規律的低頻運動，也可能是傳感器對高頻濾波處理不當，導致傳感器不能實現對高頻信號干擾被濾除”。

第三個重要的性能指標是尺寸。“這很容易理解，比如說頭盔上佩戴的和裝在護欄上的，這也是國內的一個項目，裝在護欄上，如果車輛碰撞了都知道哪一塊出現碰撞，這都需要尺寸非常小，所以對尺寸上也是有很高的要求。”Neil指出。事實上，MEMS近年來在很多創新應用中，對產品尺寸都有非常苛刻的要求，例如珠寶等奢侈品的安全跟蹤，甚至我們的信用卡里面都有機會用到MEMS，這些都要求MEMS夠小、夠輕薄。

“作為最早進行MEMS研發的企業之一，ADI在相關技術研發上一直走在世界的前列，MEMS讓創新超越一切可能，我們一直在讓MEMS超越一切可能。”Neil指出。據悉，ADI公司在上世紀80年代即開展了MEMS產品和技術的研發，其多款MEMS產品在性能和功能上在業界保持領先地位。

“無論是小米還是大疆的無人機，為什么選擇ADI的產品？其高性能帶來的安全可靠性非常重要。”Neil指出。事實上，在市場競爭日益激烈、越來越強調產品“快速推向市場”重要性的今天，除了精度、尺寸和功耗三大要點之外，很多廠商還有更深層的關注，即整體設計技術支持。“傳統的傳感器市場一般是傳感器提供一個原始數據，而我們的傳感器越來越多地將上層處理放到單芯片中，包括數據、算法處理等。”Neil介紹。