物联网被誉为IT产业10年来最重要变革,影响所及甚至将超过网际网路,物联网的架构可粗分为3部份,包括第1层的感测网路、第2层的通讯、第3层的数据储存分析、第4层的应用,由此架构来看,感测层是整体物联网的根基,透过各类感测器所撷取的数据,将汇集成庞大资料库,以供后端决策制定的辅助,因此感测技术将会是建构物联网成败的第一关键。
多轴化已是既定趋势
感测系统朝向多轴化发展,是感测应用市场的重要趋势,事实上,感测系统的多轴化脚步,一直没有停止过。
在IT市场中,感测并非新技术,不但技术成熟多时,应用也早已广泛,意法半导体大中华暨南亚区类比微机电与感测元件经理苏振隆指出,感测器是感知网路的第一线,在技术方面,动作感测是目前最普及的技术,声音感测则仍处于发展状态,不过未来相当具有发展潜力。
放眼未来感技术趋势,无论是物联网或穿戴式装置,未来感测元件仍有几个共通趋势,首先是系统多轴化,感测系统朝向多轴化发展,是感测应用市场的重要趋势,事实上,感测系统的多轴化脚步,一直没有停止过,从早一代的单轴感测器,演进到目前常见的3轴、6轴、9轴、10轴、11轴,甚至最新的12轴感测系统,多轴化已经是不可逆的道路。
![图1 : 意法半导体大中华暨南亚区类比微机电与感测元件经理苏振隆指出,感测器是感知网路的第一线。 (摄影/王明德)](/art/2015/10/281024484940/p1S.JPG)
图1 : 意法半导体大中华暨南亚区类比微机电与感测元件经理苏振隆指出,感测器是感知网路的第一线。 (摄影/王明德) |
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而感测器所谓的「多轴」,到底有哪几轴?哪些轴又是必要的,哪些只是次要的?一般来说,从三轴加速度计、三轴陀螺仪到三轴电子罗盘,此9轴已经几乎成为智慧手机的标准配备,透过这三种感测器已经几乎可以完成绝大多数的应用,可堪称是感测系统中的「三大主轴」。
除了这三种感测器之外,包括高度计、压力计、温度计与光感计等,都陆续被加入感测系统,成为多轴化的成员之一,既然多轴化已是既定趋势,未来将会有更多厂商持续研发更多轴的感测平台,来符合市场应用需求。
只不过,感测器的多轴化,会不会一直不断延伸下去,无穷无尽、也没完没了?感测器的扩增,当然有其数量的限制,毕竟主要的感测器如加速度计、陀螺仪、电子罗盘等三者就几乎可以满足多数的应用环境,目前厂商持续增加的,都是诸如压力计、温度计等这类「单轴」感测元件,这些元件可以越加越多,未来消费者随身携带的手机,就会是一个完整的感测系统。
整合是永远的课题
第2个趋势则是高度整合,苏振隆指出,随着物联网与穿戴式装置的火红,成功整合感测器将更形重要,既然感测系统多轴化已经是个重要趋势,随之而来的整合工作,就是另一件重要的大事,毕竟没有设计工程师希望看到,所采用的多颗感测器散落在电路版上的每个角落,不仅增加设计的困难度,对于系统的轻薄化也毫无任何帮助。
![图2 : 随着物联网与穿戴式装置的火红,成功整合感测器将更形重要。 (Source: PHYS.org)](/art/2015/10/281024484940/p2S.JPG)
图2 : 随着物联网与穿戴式装置的火红,成功整合感测器将更形重要。 (Source: PHYS.org) |
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目前感测器大厂所主推的方案,除了单颗感测器之外,最常见的就是模组化的感测系统,透过模组化的方式,将多轴感测器整合在一起,多半还会加上自家的处理器或MCU等,ST就是一例,透过旗下完整产品所打造的解决方案,将整套感测系统一起出货给物联网、穿戴式装置的系统商或设备商,毕其功于一役。
一体化的模组固然可为设计省下不少麻烦事,但以目前行动装置轻薄化的趋势来看,以模组方式来出货仍然稍嫌笨重了些,看起来进一步透过系统级封装,来打造单一颗完整的感测系统晶片,将是满足感测系统高度整合的必要手段。
感测系统多轴化之后,这代表在同一系统中必须拥有多种不同的感测元件。然而感测元件范围包山包海,从常见的加速度计、陀螺仪和地磁罗盘,到压力计、温度计、光感计,甚至能感测声音、味觉、嗅觉等感测器,以目前来看,多数厂商至多拥有部分技术,但要广泛全面包办所有感测产品,这样的厂商目前仍少之又少。
提供完整解决方案
放眼未来,感测技术自有化,将是所有感测大厂致力追求的目标。
不是所有厂商都能一手包办所有感测元件,目前多以自有技术与向外采购来拼凑,因此,在多轴感测系统上,最常看见的情况就是各取所长,也就是本身已有的产品当然就持续采用,至于本身不擅长者,就与市场上的厂商合作,将不同厂商的感测元件整合在同一个感测模组上,打造成一个系统。
这种状况虽然常见,不过业界人士也有不同看法,由于晶片非系出同门,因此品质就端视各厂商的技术,也因此在半导体产业,晶片厂喜欢强调其产品从上中下游一手包办,就是因为品质能够自行掌握,不会有外来因素影响。
放眼未来,感测技术自有化,将是所有感测大厂致力追求的目标,不论是自行开发或者透过并购获得技术,在感测技术自有化之后,感测大厂将更容易打造品质一致的多轴感测平台,重点是,技术自有,对于系统的整合,更将更有事半功倍之效。
**刊头来源:(Source: University of Minnesota )