在剛剛落下帷幕的2018年慕尼黑上海電子展上, 全球領先的MEMS感測器供應商Bosch Sensortec面向中國市場正式發布三款重磅產品, 其中包括兼具低功耗和高性能完美適用於可穿戴設備的加速度計BMA400, 適用於AR/VR的高性能慣性測量單元(IMU)BMI085和用於物聯網中虛擬用戶界面的互動式投影模組, 進一步將其在消費類市場的領地擴展至更大疆域.
圖1: 2018慕尼黑上海電子展博世展台
圖2: Bosch Sensortec GmbH 亞太區總裁Leopold Beer
Bosch Sensortec亞太區總裁Leopold Beer在展會同期舉辦的Bosch '永珍更芯, 智享未來' 新聞發布會上表示: '全球MEMS市場目前大概有50億美元規模, 主要應用於除了汽車之外, 還有手機, 消費類, 工業等領域. 目前智能手機中用到了大量感測器如陀螺儀, 壓力感測器, 溫濕度感測器等, 但是未來MEMS感測器增長的方向不止是手機, 其他消費領域如可穿戴設備, AR/VR, 智能眼鏡等領域也是博世未來重點的投資方向. '
圖3: Bosch Sensortec調整戰略, 正在擴大消費類目標市場領地
克服可穿戴設計痛點, 超低功耗與高性能結合感測器成剛需
2017年可穿戴市場出現了許多令人興奮的產品如新型智能手錶, 科技型服裝以及健身活動追蹤器. IDC公布的有關全球可穿戴設備的調查報告顯示, 2017年可穿戴設備的出貨量達11540萬台, 比2016年的10460萬台增加了10.3%. 整個可穿戴設備市場的出貨量將從今年的1.132億件增加到2021年的約2.223億件.
智能家居, 智慧農業, 環境監測等IoT的細分領域已經有所成果, 但是沒有大規模普及. Bosch Sensortec微機電系統(MEMS)產品領域總負責人Ralf Schellin在發布會上表示: '因為IoT的應用太碎片化, 我認為不會有殺手級的應用爆發, 但是智能家居和個人健康相關的應用會在比較早期體現出價值, 尤其是這兩個領域的結合, 通過可穿戴產品獲取個人身體健康, 再與智能家居的整合, 它的價值會很容易呈現出來. '
圖4: Bosch Sensortec微機電系統(MEMS)產品領域總負責人Ralf Schellin
智能手機的尺寸和重量不斷增加, 用戶運動時攜帶非常不便, 更小尺寸的整合了運動檢測性能的可穿戴設備應用而生. 由於 '永不斷訊' 功能的要求, 可穿戴設備需要頻繁充電, 這就需要一個低功耗的解決方案讓電池續航能力更強. 同時, 為了更好的適應消費者的需求, 手環的功能也在不斷豐富, 除了計步功能, 還增加了時尚和設計的元素. 此外, 可穿戴設備也會衍生出更多元化的產品, 包括手錶, 耳環到珠寶, 服飾等.
圖5: 兼具超低功耗和高性能的加速度計BMA400實物圖
通常加速度計的低功耗和高性能不可兼得, 而BMA400在設計時已經同時把這兩個要求設計在產品中. Ralf Schellin強調: 'BMA400憑藉其步進式計數器僅4μA的超低耗電量, 搭配其智能電源管理功能, 能大幅度延長可穿戴設備電池的使用壽命. '
圖6.Bosch Sensortec 旗下的BMA400如何解決用戶痛點
BMA400是專門為可穿戴設備設計的目前為止無可比擬的產品, 除了兼具低功耗和高性能的特點, 它的體積只有2.0 x 2.0 x 0.95mm³, 可以設計到很微小的手錶, 耳環甚至眼鏡當中, 得益於其緊湊型的封裝, BMA400可以被整合至其他可穿戴設備中, 助力含有時尚元素的可穿戴設備的推廣.
除了用於可穿戴設備, BMA400獨一無二的超低功耗和高性能的結合, 還能激發開發者設計出更多IoT相關的應用, 甚至養殖業, 橋樑震動檢測等無法經常更換電池的IoT應用場景.
突破技術瓶頸, AR/VR高端市場前景廣闊
據Digitimes Research預計, 從2017年到2022年AR與VR頭戴式設備的全球出貨量年均複合增長率將達到41.6%, 更高端的AR/VR設備的銷量是這片市場能不能進一步擴大的關鍵.
Ralf Schellin指出: '低價位的頭戴式顯示器未來兩年會獲得更多的市場份額, 但是我們可以看到更多的獨立式的高性能頭盔會長期獲得市場的份額, AR, VR的應用也會快速增長. '
作為BMI055的下一代產品, BMI085是一款專為虛擬和增強現實應用而設計的高性能慣性測量單元. 針對AR/VR設備最容易出現的暈眩問題, BMI085結合了極低漂移陀螺儀和低雜訊加速度計, 可顯著減少令人不適的暈動病效應, 其對頭部運動的超精確瞬時檢測將時間延遲縮短至幾乎不可察覺的最小值. 此外, BMI085具有堅如盤石般的溫度穩定性, 能夠提供令人印象深刻的低溫度係數補償(TCO), 通常小於0.2 mg/K, 且溫度係數靈敏度(TCS)可達0.002%/K. 陀螺儀的偏置不穩定性通常低於2°/h.
圖7: 高性能慣性測量單元BMI085實物圖
IoT與AI結合, 交互投影模組將IoT應用推向更高水平
IDC研究數據表明, 全球物聯網(IoT)支出金額預估將以14.6%的年增長率增至2018年的7,725億美元, 2020年將突破1兆美元整數關卡, 2021年進一步升至1.1兆美元, 2017-2021年平均複合年增率(CAGR)預計為14.4%. 未來更多的應用場景如智能音箱, 語音控制等對低功耗和緊湊解決方案及可視化用戶界面需求也將越來越多. 儘管如此, IoT的發展仍然受到多方面的限制: 大屏顯示, 移動設備需要頻繁充電, 線上購物語音控制不足以應對所有場景等.
圖8: Bosch Sensortec互動投影模組, 用以實現虛擬用戶界面
'互動式投影模組體積小, 解決了顯示屏大的痛點. 且具有超低功耗性能, 界面在投影的時候移動, 不投影時不需要移動. 互動式投影模組可通過MOEMS技術實現免對焦雷射投影, 並可靈活地將任何錶面轉變為尤為直觀和具有視覺吸引力的虛擬用戶界面(UI), 非常適合與家用電器, 智能揚聲器, 增強現實眼鏡, 可穿戴設備等配合使用. ' Bosch Sensortec GmbH 亞太區總裁Leopold Beer表示, '相對於DLP, LCOS技術, MOEMS雷射掃描技術是通過雷射直接打到要成像的地方, 所以不需要鏡片的對焦環來對焦, 可實現自動對焦. '
Bosch Sensortec互動式投影模組的出現, 有望推動物聯網各細分領域的應用達到更高水平. Leopold Beer非常看好交互投影應用的發展, '未來使用場景將會越來越多, 更多的使用者將會接受它的價值. 三年以後, 可能會迎來一個大量爆發期. '
MEMS感測器發展趨勢總結
隨著終端產品對微型化, 數字化, 智能化, 多功能化, 系統化, 網路化的要求, 感測器也正向更小, 更快, 更靈活等方向發展. Ralf Schellin最後總結道, 未來感測器將會有三大發展趨勢:
第一, 感測器和感測器之間的整合.
第二, 感測器和MCU以及演算法的整合.
第三, 整合之後的連接, 比如通過藍芽把感測器和處理器整合在一起, 提供獨立的模組給IoT客戶使用.
這次新推出的三款產品符合上述發展趨勢, 可真正滿足新的市場需求: 智能運動感測器BMA400可增長可穿戴設備10倍的電池壽命;高性能IMU BMI085可實現逼真的增強
和虛擬現實體驗;互動投影模組為新興IoT應用提供靈活的人機界面. 作為MEMS感測器行業的領先廠商, Bosch Sensortec希望通過不斷創新的技術, 推動下遊應用的發展, 致力於為智能手機, 電腦, 可穿戴和IoT設備等領域提供世界最先進的感測解決方案.