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[原创] 博世三大传感器新品如何解决用户痛点

半导体行业观察 ·2018-04-01 12:25·半导体行业观察
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什么样的芯能够带领我们走进未来的智能世界呢?


在刚刚落下帷幕的2018年慕尼黑上海电子展上,全球领先的MEMS传感器供应商Bosch Sensortec面向中国市场正式发布三款重磅产品,其中包括兼具低功耗和高性能完美适用于可穿戴设备的加速度计BMA400、适用于AR/VR的高性能惯性测量单元(IMU)BMI085和用于物联网中虚拟用户界面的交互式投影模块。

会上,Bosch Sensortec亚太区总裁Leopold Beer先生和MEMS产品领域全球负责人Ralf Schellin先生向笔者介绍了近年来博世的发展情况,三款全新产品,以及在博世的理解中,什么样的芯能够带领我们走进未来的智能世界。



智能时代的传感器

作为物理世界和数字世界之间的接口,传感器和换能器已经从技术上的波澜不惊转变成为汽车安全安防、医疗保健、物联网(IoT)和人工智能(AI)等应用赋能的前沿技术。

因此,它们在尺寸、功耗和灵敏度等基本物理和电气性能方面经历了革命性改变,同时引发了传感器集成方面的新思想——范围从传感器融合到应用在类似雾计算的架构中的基于AI的传感器处理算法的生成。

Bosch Sensortec亚太区总裁Leopold Beer表示:“全球MEMS市场目前大概有50亿美元规模,主要应用于除了汽车之外,还有手机、消费类、工业等领域。目前智能手机中用到了大量传感器如陀螺仪、压力传感器、温湿度传感器等,但是未来MEMS传感器增长的方向不止是手机,其他消费领域如可穿戴设备、AR/VR、智能眼镜等领域也是博世未来重点的投资方向。”

为了适应这一发展,博世近年来也飞速发展,据了解,2017年,博世共拥有40万员工,遍布60多个不同的国家,分属在四大不同的事业部,分别为汽车以及智能交通技术部门,工业技术、能源建筑以及消费品。

在Leopold Beer看来,即便是在消费电子市场,博世也是全球最大的MEMS传感器提供厂商。他表示,博世已经准备好在多个领域里扩展产品应用,为使用设计者提供更合适的解决方案。

“2007年,智能手机大量发力,传感器已经遍布到所有的手机当中,从一开始的加速度传感器到陀螺仪、压力传感器、湿度温度传感器都是博世成长主要的因素。但是我们看到未来的方向不只是手机,消费类电子设备,包括AR、VR、智能眼镜、智能工业技术、机器人,未来会有很多不同的发展方向,这些方向都需要更好的解决方案甚至是系统级的准备,博世未来会针对这些去做更多的投资。”Leopold Beer强调。

那么博世在产品方面又是如何践行自己的诺言的呢?

图2:Bosch Sensortec GmbH 亚太区总裁Leopold Beer


BMA400:克服可穿戴设计痛点

2017年可穿戴市场出现了许多令人兴奋的产品如新型智能手表、科技型服装以及健身活动追踪器。

IDC公布的有关全球可穿戴设备的调查报告显示,2017年可穿戴设备的出货量达11540万台,比2016年的10460万台增加了10.3%。整个可穿戴设备市场的出货量将从今年的1.132亿件增加到2021年的约2.223亿件。

但是,随着智能手机的尺寸和重量不断增加,用户运动时携带非常不便,更小尺寸的集成了运动检测性能的可穿戴设备应用而生。

由于“永不断讯”功能的要求,可穿戴设备需要频繁充电,这就需要一个低功耗的解决方案让电池续航能力更强。

同时,为了更好的适应消费者的需求,手环的功能也在不断丰富,除了计步功能,还增加了时尚和设计的元素。


此外,可穿戴设备也会衍生出更多元化的产品,包括手表、耳环到珠宝、服饰等。


为了满足可穿戴设备提出的需求,BMA400应运而生。


据介绍,这款加速度传感器所需耗电量仅为现有加速度计的十分之一,内置的计数器功耗仅有4μA,而且还内置了一个智能电源管理系统,可以根据使用环境的变化启动到不同的模式,整体功耗将得到很好的控制,能前所未有的延长可穿戴设备(如健身带、智能服装、腕表和活动追踪器)所配电池的使用寿命。

Ralf Schellin表示,“BMA400的整体功耗与一般现有的加速度传感器相比,只需要10个百分点的功耗,相当于以前在智能手表一天充电一次的情况下,现在只要10天充电一次,大大改变了使用者的使用习惯。”

通常加速度计的低功耗和高性能不可兼得,而BMA400在设计时已经同时把这两个要求设计在产品中。

BMA400是专门为可穿戴设备设计的目前为止无可比拟的产品,除了兼具低功耗和高性能的特点,它的体积只有2.0 x 2.0 x 0.95mm³,可以设计到很微小的手表、耳环甚至眼镜当中,得益于其紧凑型的封装,BMA400可以被集成至其他可穿戴设备中,助力含有时尚元素的可穿戴设备的推广。

此外,除了用于可穿戴设备,BMA400独一无二的超低功耗和高性能的结合,还能激发开发者设计出更多IoT相关的应用,甚至养殖业、桥梁震动检测等无法经常更换电池的IoT应用场景。


BMI085:进军AR/VR高端市场

增强现实(AR)和虚拟现实(VR)是一个多年来一直持续发展的市场。虽然必要的技术已稳步推进,但乏善可陈的用户体验阻碍了其推广,例如较为严重的延迟、不稳定性和噪音会造成眩晕,进而导致恶心和其他各种令用户感到不适的症状。

即使如此,各知名品牌的AR/VR产品仍然争相上市,使得该领域的前景开始呈现动态发展。

据Digitimes Research预计,从2017年到2022年AR与VR头戴式设备的全球出货量年均复合增长率将达到41.6%,更高端的AR/VR设备的销量是这片市场能不能进一步扩大的关键。


Ralf Schellin指出:“低价位的头戴式显示器未来两年会获得更多的市场份额,但是我们可以看到更多的独立式的高性能头盔会长期获得市场的份额,AR、VR的应用也会快速增长。”

“作为BMI055的下一代产品,BMI085是一款专为虚拟和增强现实应用而设计的高性能惯性测量单元。主要诉求是高性能的表现,专门针对于AR、VR做了数据上的优化。”Ralf Schellin表示。

“高性能增强现实/虚拟现实应用需要极其敏感、精确、坚固和响应迅速的运动传感器。借助博世BMI085,用户可以在令人兴奋的虚拟和增强现实世界中享受更逼真和愉快的体验,而不会产生负面的身体反应。”


交互投影模块将IoT应用推向更高水平

世界上传感器、设备和物联网应用比比皆是,但我们坚信,我们与技术交互的方式正在经历一场沉默的革命。在即将到来的十年中,我们预见到交互式激光投影将从根本上改变我们现在的用户界面概念,以及我们与世界展开技术交互的方式。令人兴奋的是,交互式投影现在已经不仅仅出现在电影屏幕中。

Leopold Beer表示,智能手机的触控屏给消费者创造了一种非常有创造性的交互方式,但是同时也限制了我们的交互方式。因为不管干什么我们都需要在一个屏幕上去操作。


“我们需要一个具有魔力的显示与交互方式。”Ralf Schellin说道。基于这种考虑,博世Sensortec推出了交互投影模块,该产品具有四大特点:

1、采用RGB激光作为投射光源。向不同距离的物体进行投射时,可自动对焦,即画面永远都是清晰的。此外,同样得益于激光光源,BLM050还可以向曲面等非平面物体上投射画面。

2、可以在投射的画面上进行触控操作。通过在光源上加入红外光源,再整合一个感应反射光的传感器,就可以检测用户手指是在触碰画面的哪一个部分,进而让用户可以在投射的画面上完成触控操作。

3、体积小,易于集成。BML050采用了两个非常小的MEMS镜片,其整个体积非常小,可以集成到平板电脑、机器人甚至是可穿戴设备上面。

4、能耗较低。据博世方面介绍,BML050的MEMS微镜能耗很低,最主要的能耗主要产生自激光光源,设备制造商可以根据自身产品的实际情况选择不同流明(亮度)的激光源来控制能耗。

“交互式投影模块体积小,解决了显示屏大的痛点。且具有超低功耗性能,界面在投影的时候移动,不投影时不需要移动。交互式投影模块可通过MOEMS技术实现免对焦激光投影,并可灵活地将任何表面转变为尤为直观和具有视觉吸引力的虚拟用户界面(UI),非常适合与家用电器、智能扬声器、增强现实眼镜、可穿戴设备等配合使用。”Leopold Beer表示。

Bosch Sensortec交互式投影模块的出现,有望推动物联网各细分领域的应用达到更高水平。Leopold Beer非常看好交互投影应用的发展, “未来使用场景将会越来越多,更多的使用者将会接受它的价值。三年以后,可能会迎来一个大量爆发期。”

图4:Bosch Sensortec微机电系统(MEMS)产品领域总负责人Ralf Schellin


MEMS传感器的发展趋势

随着终端产品对微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的要求,传感器也正向更小、更快、更灵活等方向发展。Ralf Schellin最后总结道,未来传感器将会有三大发展趋势:

第一、传感器和传感器之间的整合。

第二、传感器和MCU以及算法的整合。

第三、整合之后的连接,比如通过蓝牙把传感器和处理器整合在一起,提供独立的模块给IoT客户使用。

这次新推出的三款产品符合上述发展趋势,可真正满足新的市场需求:智能运动传感器BMA400可增长可穿戴设备10倍的电池寿命;高性能IMU BMI085可实现逼真的增强和虚拟现实体验;互动投影模组为新兴IoT应用提供灵活的人机界面。

作为MEMS传感器行业的领先厂商,Bosch Sensortec希望通过不断创新的技术,推动下游应用的发展,致力于为智能手机、电脑、可穿戴和IoT设备等领域提供世界最先进的传感解决方案。


文/半导体行业观察  刘燚


今天是《半导体行业观察》为您分享的第1544期内容,欢迎关注。

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