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, 进一步将其在消费类市场的领地扩展至更大疆域.
图1: 2018慕尼黑上海电子展博世展台
图2: Bosch Sensortec GmbH 亚太区总裁Leopold Beer
Bosch Sensortec亚太区总裁Leopold Beer在展会同期举办的Bosch '万象更芯, 智享未来' 新闻发布会上表示: '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. '
图3: Bosch Sensortec调整战略, 正在扩大消费类目标市场领地
克服可穿戴设计痛点, 超低功耗与高性能结合传感器成刚需
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.
智能家居, 智慧农业, 环境监测等IoT的细分领域已经有所成果, 但是没有大规模普及. Bosch Sensortec微机电系统(MEMS)产品领域总负责人Ralf Schellin在发布会上表示: '因为IoT的应用太碎片化, 我认为不会有杀手级的应用爆发, 但是智能家居和个人健康相关的应用会在比较早期体现出价值, 尤其是这两个领域的结合, 通过可穿戴产品获取个人身体健康, 再与智能家居的整合, 它的价值会很容易呈现出来. '
图4: Bosch Sensortec微机电系统(MEMS)产品领域总负责人Ralf Schellin
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.
图5: 兼具超低功耗和高性能的加速度计BMA400实物图
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. Ralf Schellin强调: 'BMA400凭借其步进式计数器仅4μA的超低耗电量, 搭配其智能电源管理功能, 能大幅度延长可穿戴设备电池的使用寿命. '
图6.Bosch Sensortec 旗下的BMA400如何解决用户痛点
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.
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.
突破技术瓶颈, AR/VR高端市场前景广阔
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. 针对AR/VR设备最容易出现的晕眩问题, BMI085结合了极低漂移陀螺仪和低噪声加速度计, 可显著减少令人不适的晕动病效应, 其对头部运动的超精确瞬时检测将时间延迟缩短至几乎不可察觉的最小值. 此外, BMI085具有坚如盘石般的温度稳定性, 能够提供令人印象深刻的低温度系数补偿(TCO), 通常小于0.2 mg/K, 且温度系数灵敏度(TCS)可达0.002%/K. 陀螺仪的偏置不稳定性通常低于2°/h.
图7: 高性能惯性测量单元BMI085实物图
IoT与AI结合, 交互投影模块将IoT应用推向更高水平
IDC研究数据表明, 全球物联网(IoT)支出金额预估将以14.6%的年增长率增至2018年的7,725亿美元, 2020年将突破1兆美元整数关卡, 2021年进一步升至1.1兆美元, 2017-2021年平均复合年增率(CAGR)预计为14.4%. 未来更多的应用场景如智能音箱, 语音控制等对低功耗和紧凑解决方案及可视化用户界面需求也将越来越多. 尽管如此, IoT的发展仍然受到多方面的限制: 大屏显示, 移动设备需要频繁充电, 线上购物语音控制不足以应对所有场景等.
图8: Bosch Sensortec互动投影模块, 用以实现虚拟用户界面
'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. ' Bosch Sensortec GmbH 亚太区总裁Leopold Beer表示, '相对于DLP, LCOS技术, MOEMS激光扫描技术是通过激光直接打到要成像的地方, 所以不需要镜片的对焦环来对焦, 可实现自动对焦. '
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. '
MEMS传感器发展趋势总结
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.