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伴隨以AI、5G 以通信和大數據為代表的智能時代即將到來，傳感器作為一個重要的基本電子元件，它正處于快速發展階段。預計在半導體優惠政策和下游應用領域的推動下，傳感器行業前景可期MEMS 傳感器以市場為例，根據Yole Development 預測，2021-2027 年，全球MEMS市場規模將從136開始 增長到223億美元 復合增長率達合增長率達9%。

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傳感器產品種類繁多，場景應用是影響產品設計的關鍵因素，如目前ADI已擁有MEMS慣性器件、MEMS麥克風、MEMS時鐘、MEMS濾波器以及MEMS豐富的傳感器，如開關滿足汽車、工業、醫療等場景需求的產品線。廣泛使用ADI MEMS以加速度計為例，根據不同的應用場景，重點關注范圍、功耗、噪聲等維度，然后監測物體的加速度、旋轉、傾斜角、沖擊、振動等狀態，提供數據分析支持。

消費電子市場的疲軟確實對傳感器的出貨量有一定的影響，但智能汽車、數字工廠、能源清潔和醫療智能也給傳感器市場帶來了前所未有的機會。以慣性MEMS 以傳感器為例：汽車電氣化帶來電池碰撞檢測機會，智能帶來輔助導航和穩定控制機會；工廠數字化帶來振動監測機會；能源清潔帶來各種水電、風電、光伏、核電設備的安全監測和姿態監測；醫療智能也帶來了慣導手術機器人等機會。然而，這些產品和機會不同于消費電子市場所需的新功能。他們更注重穩定性、精度、功耗、體積、全溫性能等，這對傳感器制造商的研發和質量控制提出了更高的要求。對于擅長技術的公司來說，這是一個很好的發展機會。

1 低功耗是基本需求

許多應用程序對功耗有終極的追求，如心臟起搏器、畜牧業、陣列位移計應用程序等，但對功耗的追求必須基于其他性能來滿足要求。例如，陣列位移計的應用要求加速度計必須有足夠低的噪音和足夠好的穩定性。當然，由于電池或太陽能電極板的供電，對設備的功耗也有很高的要求。但要知道，精度和功耗就像魚和熊掌，很難兼得。因此，在充分理解應用場景后，必須設計低功耗產品，如ADXL355 是陣列位移計中的低功耗責任，ADXL367 更適合心臟HelixSemiconductors代理格斗、畜牧業和可穿戴產品的應用。當然，低功耗也離不開后端技術的支持。未來，低功耗產品應朝著定制化和智能化的方向發展。只有這樣，才能實現真正的系統級低功耗。

增加可穿戴設備的功能意味著在保證性能的同時，實現小體積、低功耗。同時，要考慮提供更豐富的產品組合，以滿足不同用戶的差異化定位，否則盲目提高集成度可能會導致成本上升，這對價格敏感的可穿戴設備是不可接受的。此外，如果沒有足夠的集成，更高的集成意味著更高的競爭門檻IP 積累，很難陪客戶走得更遠。ADI 在該領域有PPG(光電容積描述)，ECG(心電圖)、身體阻抗分析、皮膚電活動、運動傳感、溫度檢測、環境監測技術已收集7顆龍珠。對于可穿醫療設備，如PPG追求更高的SNR抑制環境光的能力，ECG測量中的干電極問題；身體阻抗分析BIA 接觸阻抗問題；運動計步中的混合問題等。傳感器的迭代將繼續改進這些性能，簡化用戶的設計和使用。

醫療可穿戴傳感器的降噪、信號采集和補償等精度指標不斷改進。例如，在一些類似于心臟起搏器或心臟條件監測的應用程序中，醫生將配備低功耗傳感器，以超低噪聲模式捕捉非常小的心臟變化。如果噪聲密度足夠低，則可以捕獲非常小的信號。

增加可穿戴設備的功能意味著在保證性能的同時，實現小體積、低功耗。同時，要考慮提供更豐富的產品組合，以滿足不同用戶的差異化定位，否則盲目提高集成度可能會導致成本上升，這對價格敏感的可穿戴設備是不可接受的。此外，如果沒有足夠的集成，更高的集成意味著更高的競爭門檻IP 積累，很難陪客戶走得更遠。ADI 在該領域有PPG(光電容積描述)，ECG(心電圖)、身體阻抗分析、皮膚電活動、運動傳感、溫度檢測、環境監測技術已收集7顆龍珠。

例如，可穿戴醫療設備PPG 追求更高的SNR抑制環境光的能力，ECG測量中的干電極問題；身體阻抗分析BIA接觸阻抗問題；運動步驟中的混合問題等。傳感器的迭代將繼續提高這些性能，并簡化用戶的設計和使用。

醫療可穿戴傳感器的降噪、信號采集和補償等精度指標不斷改進。例如，在一些類似于心臟起搏器或心臟條件監測的應用程序中，醫生將配備低功耗傳感器，以超低噪聲模式捕捉非常小的心臟變化。如果噪聲密度足夠低，則可以捕獲非常小的信號。

未來，醫療可穿戴傳感器技術將向低功耗、高靈敏度、多傳感器集成、生物兼容性好的傳感器材料發展，具有以下特點。

超低功耗：功耗對用戶體驗至關重要，越低越好；低靜態電流芯片有利于實現低功耗，延長待機時間。

高可靠性：適應各種環境；良好的機械設計，防止設備損壞；有時需要防水。

尺寸小：包裝越小，集成度越高，外部元件越少越好。

連接功能：低功耗藍牙，Wi-Fi 訪問其他智能設備；自動升級數據同步和應用程序。

2 人工智能和傳感器

傳感器與人工智能的結合是大勢所趨，但不應簡單地堆砌。客觀地說，用戶希望傳感節點更智能，這簡化了數據傳輸的要求，減輕了數據處理中心的負擔，大大提高了實時性。主觀上，芯片制造商也愿意整合更多的邊緣計算能力和軟件處理，更豐富的功能可以保持更理想的平均價格。但是，如果你只是簡單地將各種功能集成到一個設備中，而不是從最終應用的角度來看，你可能只會事半功倍。例如，為所有傳感器添加一個強大的功能AI 核心，可能是功能的浪費，其次是不必要的成本增加和功耗增加。只有從客戶應用的角度，通過數據積累，集成相應的算法解決方案，降低用戶的使用門檻，傳感器和人工智能的結合才能被更廣泛的市場采用。

基于幾十年的深度積累，ADI 對智能傳感器的演進有獨到見解。面對未來智能傳感器的核心應用領域-邊緣計算，ADI 提出了智能邊緣的戰略重點，在數據生成的源頭上更好地解釋現實世界，形成有洞察力的操作。傳感器在現有勢中，傳感器 數字信號處理、微控制器、AI/ML 從硬件、軟件兩個維度出發，加速器等功能不斷提高傳感器的智能化水平。通過構建和交付模擬、數字和軟件整體解決方案，幫助客戶解決不同場景的應用挑戰，成功實現現實、智能工廠、智能能源等智能應用。

從技術角度、低成本、復雜的系統領域，應用程序將對模塊有更強的需求。例如，航空航天領域對可靠性要求較高，設備應滿足要求DO-178、DO-254 在行業標準中，集成度越高，就越有可能簡化用戶設計，降低客戶端出現問題的可能性。再比如消費品或者消費品。To C對價格極其敏感的產品會更裸die 封裝和測試成本的降低對用戶也很有吸引力。另一個例子是農業自動化或工程機械無人駕駛領域，需要集成許多傳感器和復雜算法，也考慮不同使用場景的精度，如道路顛簸、早晚溫差、長期穩定性等，所以集成傳感器、信號調節、溫度測試、全溫補償模塊將用一半的努力得到兩倍的結果。ADI的MEMS IMU研發生產是基于這種市場需求。

(本文來源《IC2022年10月代理雜志