訪ST模擬、MEMS及傳感器事業部副總裁，MEMS傳感器業務總經理Andrea Onetti

 

第二波浪潮——工業

 

MEMS產chan品pin產chan業ye在zai過guo去qu幾ji年nian裏li有you過guo非fei常chang風feng光guang的de增zeng長chang曆li程cheng，尤you其qi是shi手shou機ji產chan業ye的de帶dai動dong。但dan手shou機ji產chan業ye在zai過guo去qu一yi兩liang年nian裏li沒mei有you像xiang以yi前qian那na樣yang出chu現xian數shu量liang增zeng長chang的de紅hong利li
，因yin為wei第di一yi
，應ying用yong於yu手shou機ji的deMEMS總量差不多持平，沒有增長;第二，在單機裏，沒有新型的MEMS應用加入，造成單機MEMS的價值沒有提升，單機的傳感器數量也保持穩定。

　　  

ST模擬、MEMS及傳感器事業部副總裁
，MEMS傳感器業務總經理Andrea Onetti

　　

因此業界有這樣一種質疑聲：下一波MEMS怎麼樣？現在看起來

，下一波MEMS產業浪潮可能在工業和汽車、自動駕駛。這個市場不單單讓傳感器單個價值的增加，在數量上也是非常可觀的。

　　

 

MEMS產品第一波真正作為市場的井噴

，是在2005年左右，主要驅動力是“智能手機”
，由於智能的需求，傳感器為手機的新功能立下了汗馬功勞。

　　

但在過去的兩三年裏，業內一直在講物聯網、雲服務，這些領域目前的關注點是“數據”，很多智能終端產品在采集數據，很多公司都在花巨資投入雲服務。在工業和汽車方麵，最近出現了自動化、智能化趨勢
，涵蓋智能工業、智能駕駛
、無人駕駛等。如果這些最終實現
，傳感器是必不可少的，而且傳感器在其中的作用比第一波的傳感器在手機裏的作用大得多。

　　

工業與消費類電子的差別

　　

在過去的20年，消費類應用使不同類別的MEMS傳感器實現了從雛形
，到大批量生產
、直至大批量應用的過程，這些傳感器包括加速計、陀螺儀、慣導模塊
、磁力計、氣壓計、溫度計
、氣體壓力計、以及最近幾年越來越多的環境類傳感器。

　　

第(di)二(er)波(bo)將(jiang)在(zai)汽(qi)車(che)和(he)工(gong)業(ye)類(lei)裏(li)麵(mian)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)，要(yao)求(qiu)的(de)性(xing)能(neng)和(he)精(jing)度(du)更(geng)高(gao)。因(yin)為(wei)工(gong)業(ye)類(lei)對(dui)性(xing)能(neng)和(he)精(jing)度(du)的(de)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，可(ke)能(neng)同(tong)一(yi)類(lei)別(bie)的(de)工(gong)業(ye)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)消(xiao)費(fei)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)有(you)幾(ji)倍(bei)的(de)差(cha)別(bie)!

　　

　　

這對於整個產品的定義、規劃、製造、研發都會帶來新的挑戰。

　　

*製造。要達到高性能和高精度主要通過兩個方麵：1.純粹工藝的提升;2.測試和校正工藝/能力提升。

　　

其(qi)中(zhong)測(ce)試(shi)和(he)校(xiao)正(zheng)是(shi)可(ke)以(yi)大(da)為(wei)挖(wa)掘(jue)的(de)地(di)方(fang)，因(yin)同(tong)一(yi)類(lei)別(bie)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，如(ru)果(guo)施(shi)予(yu)的(de)校(xiao)正(zheng)方(fang)法(fa)和(he)校(xiao)正(zheng)點(dian)位(wei)不(bu)一(yi)樣(yang)

，可(ke)以(yi)達(da)到(dao)更(geng)好(hao)的(de)性(xing)能(neng)輸(shu)。而(er)與(yu)其(qi)它(ta)半(ban)導(dao)體(ti)製(zhi)造(zao)不(bu)同(tong)，其(qi)它(ta)半(ban)導(dao)體(ti)廠(chang)家(jia)產(chan)品(pin)的(de)校(xiao)正(zheng)更(geng)多(duo)在(zai)於(yu)測(ce)試(shi)，主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)了(le)把(ba)不(bu)良(liang)品(pin)給(gei)剔(ti)除(chu)。而(er)MEMS製造由於含有機械元素，因此校正的主要目的是要恢複參數

，去拉到需要的規格範圍之內。

　　

ST的特點在做的時候可以同時並行處理很多細節，例如友商做10個，ST可以一下做100個，這就意味著效率的提升
，從而節約器件的成本。另外
，具備了這樣的能力
，ST可以按照客戶的應用需求，更加靈活地去配置校正要達到什麼樣的參數輸出——有的可以放寬精度
，達到成本更好;有的可以提高精度，達到性能更高。

　　

        

*高性能。目前為止
，大部分人對MEMS生產的理解還是在過去消費類市場裏的應用。例如
，作為聲音采集的器件，到目前為止，麥克風主要用來采集人的聲音，主要集中在20 Hz~20k Hz頻率範圍。但在智能製造
、智能工業中

，是機器與機器之間的對話、互動，同樣要去檢測聲音
，需要把聲音采集的帶寬上升到80k Hz，這樣才可以采集到水管是否漏水及一些在機器當中要去檢測的信息。

　　

再例如
，人機界麵互動的應用場景，即使對於同一款傳感器，它的應用不一樣，規格也會有區別。

　　

*生命周期。消費類電子的生命周期較短，有的隻有兩三年;但整個工業設備的生命周期會跨過五年
、十年、甚至更長。那麼在這類應用裏的產品
，需要確保產品的生命周期與最終設備的生命周期是吻合的。針對這樣的需求，ST做出了鄭重的承諾
，所有在工業類裏產品的生命周期超過十年。

　　

可見，隨著傳感器走出消費類應用，走近工業類應用，產品應用需求的變化導致了對於產品的需求不一樣，因此MEMS廠商向客戶做出的承諾也不同。

　　

把機器升級到智能
，前裝和後裝的市場分析

　　

第(di)一(yi)種(zhong)是(shi)在(zai)新(xin)機(ji)器(qi)設(she)備(bei)開(kai)發(fa)的(de)時(shi)候(hou)就(jiu)把(ba)傳(chuan)感(gan)器(qi)裝(zhuang)進(jin)去(qu)，就(jiu)可(ke)以(yi)把(ba)連(lian)接(jie)具(ju)體(ti)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)傳(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi)定(ding)義(yi)好(hao)。根(gen)據(ju)市(shi)場(chang)報(bao)告(gao)
，每(mei)年(nian)約(yue)有(you)七(qi)八(ba)千(qian)萬(wan)設(she)備(bei)的(de)市(shi)場(chang)容(rong)量(liang)

，其(qi)中(zhong)約(yue)有(you)40%~50%的設備是智能的。

　　

然(ran)而(er)，整(zheng)個(ge)行(xing)業(ye)裏(li)最(zui)大(da)的(de)市(shi)場(chang)在(zai)於(yu)既(ji)有(you)的(de)機(ji)器(qi)設(she)備(bei)，有(you)的(de)裝(zhuang)了(le)幾(ji)年(nian)，有(you)的(de)裝(zhuang)了(le)幾(ji)十(shi)年(nian)。這(zhe)時(shi)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)方(fang)式(shi)把(ba)機(ji)器(qi)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)有(you)效(xiao)的(de)連(lian)接(jie)。這(zhe)部(bu)分(fen)的(de)市(shi)場(chang)前(qian)景(jing)更(geng)大(da)，約(yue)有(you)8億的機器設備。但現在其改裝的比例卻很低，隻有1%、2%。這zhe個ge改gai裝zhuang過guo程cheng會hui隨sui著zhe雲yun服fu務wu的de發fa展zhan逐zhu漸jian體ti現xian出chu來lai，相xiang信xin這zhe會hui是shi指zhi數shu型xing增zeng長chang的de趨qu勢shi。最zui近jin在zai歐ou洲zhou的de一yi個ge展zhan會hui上shang，大da家jia介jie紹shao的de都dou是shi智zhi能neng化hua的de生sheng產chan設she備bei，預yu計ji在zai未wei來lai的de一yi到dao三san年nian之zhi內nei，改gai裝zhuang市shi場chang的de占zhan比bi也ye會hui達da到dao雙shuang位wei數shu。

　　

需xu要yao特te別bie指zhi出chu的de是shi
，如ru果guo真zhen的de在zai現xian有you設she備bei上shang加jia裝zhuang元yuan器qi件jian
，例li如ru加jia一yi個ge傳chuan感gan器qi單dan元yuan，也ye不bu可ke能neng兩liang三san個ge月yue就jiu去qu換huan一yi個ge，所suo以yi低di功gong耗hao非fei常chang重zhong要yao。ST的傳感器是從消費類衍生過來

，功耗方麵可以做得很好，既使是電池供電的應用

，裝上去以後整個的生命周期有效期達到幾年以上。

 

       

ST的高精度傾角計等新產品

　　

說了這麼多理論，ST到底有何麵向工業的明星產品?近日，ST推出了一款高精度傾角計——IS3DHHC
，是2018年第一款亮相的新型傳感器，特點是新型低噪3軸加速度計，為工業傾角計廠商提供經濟實惠的高精度傳感器解決方案。

　　

據悉
，在此之前，ST的3軸陀螺儀和6軸慣導模塊已經在市場上應用，此次介紹的工業用傾角計的需求有了變化。

　　

qingjiaojibushiyigexinchanpin


，xianqianzhuyaoshiyongzaizhongxingcheliangdebanyun，liruchanche。zuijinyoukandaoyizhongxinxingdeyundongchuanganqi，tabudandanyongyujiance，shenzhiyongyuyouxiezhinengzidonganzhuangshebeiguochengzhong
，zhezhonganzhuangshebeishiyouzidonghua/電腦控製
、甚(shen)至(zhi)遠(yuan)程(cheng)遙(yao)控(kong)的(de)。它(ta)可(ke)以(yi)知(zhi)道(dao)設(she)備(bei)在(zai)安(an)裝(zhuang)的(de)整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)是(shi)否(fou)符(fu)合(he)安(an)裝(zhuang)的(de)流(liu)程(cheng)
，是(shi)否(fou)安(an)裝(zhuang)到(dao)足(zu)夠(gou)的(de)精(jing)度(du)，是(shi)否(fou)在(zai)安(an)裝(zhuang)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)碰(peng)到(dao)什(shen)麼(me)異(yi)常(chang)狀(zhuang)態(tai)。要(yao)達(da)到(dao)這(zhe)些(xie)標(biao)準(zhun)，對(dui)傾(qing)斜(xie)、偏差的精度要求很高，要求有非常高精度的加速度計，可以用傾角計來實現這類檢測。

　　

運動傳感器隻是一個開端。在ST的產品規劃中，智能工業應用的布局超過了運動傳感器本身，例如溫度傳感器和濕度傳感器等對於傳感器本身的參數提升
、高精度是很重要的。

　　

　　

傳感器的性能提升還有一個很重要的因素，如果你的校正得好，也可以提升精度
，那怎麼樣才能校正好?在做校正的過程當中，“溫度”shigehenzhongyaodecanshu

，shijiyingyongchangjingxia，wendubingbushizaichangguixia
，youshihuididaolingxiajishidu
，huogaodaoshangbaidu。chuanganqidetexinghuizaibutongwenduxiayoubutongdebiaoxian，ruguokeyitongguohenhaodewenduxiaozheng，jiukeyishizhenggedexingnengdadaogengyoudezhuangtai。

　　

ST後續的布局裏除了有運動、振動、角度測量的MEMS傳感器外，還有溫/濕度、氣壓、聲音等。

　　

案例：馬達感測+本地AI

　　

說了這麼多，是否有些應用案例?

　　

在智能工業裏用最多、最普遍的就是馬達
，在馬達檢測中有多種信息可以去檢測
，諸如速度、加速度
、噪音、角速度、力矩、電流、電壓等，可以單獨或同步進行。理論上，這些信息可以告知係統馬達是否工作在正常狀態;同時，既然是智能化

，這些采集的數據都可以傳輸給後台的雲端去做數據處理。一般情況下，工廠裏人停機不停，馬達一直開著。如果24小時一直在傳輸數據，會產生很大的數據量。而後台的雲一直在做滿負荷計算
，也有很大的成本。

　　

有沒有更好的方法呢?我們可以按照不同應用的需求量身訂做。例如要檢測振動，可以加一個加速度傳感器/模塊;想要檢測噪音，可以加一個麥克風模塊;檢測溫/濕度，加溫/濕度模塊;……總之，不同類別的信息可以通過多種傳感器進行本地采集
，然後在本地的模塊裏進行信號處理
，即可以進行“預處理”

，即本地化的人工智能判別 (local AI)。dangbendihuadejigerengongzhinengpanbiezongheqilaijiaodeyouyichang
，bufuhexianqiandingyidegongzuozhuangtaibiaozhengshi，zaishangbaodaoyun。yincipingshichanshengdeshixiaoshujuliang。zheyangzhenggexitongjiuxiangduibiandejingjian，erqiezhenzhengcaijidaodexinhaoduoyuanxingkeyitisheng。

　　

　　

ST目前已有Local AI的方案，具體分為兩個層麵。ST的傳感器已經是智能的傳感器，一部分是傳感部分

，另外一部分是做信號處理的。ST已在傳感器的信號處理部分做了一些“預處理”，簡單來講，已經可以告訴你振動幅度多大，而不隻是告訴你加速度值是多少;並已經濾掉了一些噪音或者不需要的信號。ST馬上又會推出讓客戶可以進行二次開發的傳感器，這是可編程的傳感器，經過簡單的配置，就可以實現不同功能的需求。

　　

在ST整個公司層麵，ST的MCU(微控製器)部門有專門的
、更複雜的AI算法
，其開發與ST的傳感器是緊密合作。

　　

再次指出的是，ST所有Local AI的架構都會將低功耗作為第一優先考慮的前提，因為Local AI主要針對現有機器的改裝，而後裝市場一般都是電池供電的應用。

　　

MEMS廠商的競爭焦點有二

　　

一個是“供應鏈”。因為在智能製造、智能工業
、汽車，特別是工業領域
，很多都是客戶定製化的
，產品的需求在數量上跨度很大，從幾十片

、幾百片到上百萬片，都是客製化的。

　　

在這方麵，ST有全控的供應鏈體係、有很好的測試校正能力、有可靠的供應鏈去服務市場大小不同的需求。

　　

第二
，是否有多品種的產品


，以適合差異化的應用與客戶需求。

　　

相比友商
，ST有廣泛的產品布局，並不隻是做幾個類別的MEMS產品，幾乎在MEMS傳感器裏的布局是最廣的，ST有能力把不同類別的都可以做到工業應用裏麵
，滿足各種應用需求的規格，特別是在高精度這部分。

　　

ST製造的特點

　　

ST在MEMS產品製造過程中，特點是所有製造部分由ST 100%掌控
，包括生產
、校正和測試等，好處是可以保證交貨期。另外方便多傳感器的整合優化。

　　

ST也在研發和推出更智能的傳感器，這在不少的應用裏都可以在整體功能的集成和成本的控製方麵帶來優勢。

　　

ST有很大的產能。截至目前為止(注：2018年5月初)
，ST已經向市場總共出貨超過130億顆MEMS產品，目前每天出貨超過500萬片。可見
，ST還hai有you大da規gui模mo製zhi造zao的de經jing驗yan
，有you足zu夠gou的de基ji於yu產chan能neng的de投tou資zi和he產chan線xian的de能neng力li，另ling外wai內nei部bu還hai有you很hen好hao的de靈ling活huo性xing
，便bian於yu在zai不bu同tong產chan品pin之zhi間jian進jin行xing調tiao配pei，因yin此ci，即ji使shi工gong業ye類lei應ying用yong的de量liang後hou續xu爆bao發fa起qi來lai
，需xu要yao大da的de產chan能neng支zhi持chi，ST也可以有很好的基礎來支撐。

　　

小結

　　

智能工業時代，MEMS的機會剛剛開始

，需要更高的性能和精度，滿足多種工業場景需求，這需要製造、測試/校正等技術的進一步提升。擅長大規模製造消費類MEMS傳感器的ST已做好了進軍工業的準備，例如進一步拓展產品線，有效地控製成本，並作出了十年供貨承諾。