物聯(lián)網應用需求爆發(fā) MEMS傳感器商機飛躍成長

　　傳感器是建構物聯(lián)網不可或缺的關鍵組件；隨著各產業(yè)領域業(yè)者紛紛投入物聯(lián)網應用開發(fā)，已刺激動作、影像、溫度、濕度、紫外線、氣壓及有機氣體等傳感器需求急遽攀升，相關組件制造商無不積極研發(fā)新產品，以搶搭此波商機。

　　物聯(lián)網即將建構的美好生活令人充滿想象。人類將透過一個由全球數(shù)億人所共有共享的巨型智能網絡基礎建設，進行全面性的社群交流與信息分享，并且經由鏈接實體對象及虛擬分析整合，達到無所不在的偵測、識別、控制及服務。

　　物聯(lián)網可藉由億萬個遍布于體內、體外與周圍環(huán)中的智能感測裝置，長期收集記錄所有關心的目標訊息，并利用先進分析技術處理這些巨量數(shù)據(jù)，持續(xù)創(chuàng)造出預測性算法或智動化系統(tǒng)，來達到改善能源使用效率、提供優(yōu)質醫(yī)療服務、增加生活舒適便利性、降低安全風險、或是提高生產力等目的。

　　在2014年，***半導體產業(yè)協(xié)會（TSIA）的年會中，張忠謀以「Next Big Thing」為題發(fā)表演說。他表示，下一個Big Thing是物聯(lián)網，而物聯(lián)網商機將可望于5到10年內萌芽。

　　感測技術　IoT基礎建設核心項目

　　在無限感測、萬物互聯(lián)的未來世界中，將充滿著各式各樣的智慧技術，例如無人車輛會自動駕駛、讓行車更安全；智慧家電提供便利舒適的生活管家及保全服務；植物工廠精準掌握作物生產過程、解決氣候劇變導致的糧荒問題；工業(yè)4.0實現(xiàn)安全有效率的人機協(xié)作、提升產品良率與質量。

　　遠距醫(yī)療網絡帶來更優(yōu)質便利的醫(yī)療服務；智慧電網提升城市能源使用效益、帶動經濟成長、并減緩全球溫室效應等。而對于個人而言，行動及穿戴式裝置則將提供無處不在的信息服務及生活照顧。

　　物聯(lián)網整體架構基本上是由感測層、網絡層及應用層所組成，其三大關鍵技術類別則包括傳感器、網絡通訊以及大數(shù)據(jù)分析。特別是傳感器技術，是物聯(lián)網智慧基礎建設中最核心的項目。

　　依據(jù)市場統(tǒng)計資料，在2007年時已有一千萬個傳感器將各式各樣的裝置鏈接到因特網上；而2013年時，聯(lián)網的感測裝置已激增到三十五億個。預估到2030年時，連結物聯(lián)網的傳感器數(shù)量將超過一百兆個之多。

　　如此龐大的傳感器需求規(guī)模，將能為現(xiàn)有及新興廠商帶來豐厚利潤的市場機會。根據(jù)Yole的研究預測，2024年全球物聯(lián)網產業(yè)將達到4，000億美元的規(guī)模，復合年均增長率（CAGR）高達42%。而物聯(lián)網所必須應用之傳感器市場營收，預估2022年時將成長超過140億美元。

　　傳感器普及　加速物聯(lián)網時代到來

　　2014年全球手機出貨數(shù)量已經超過十一億支。智能型手機是目前最便利的上網工具，同時也是數(shù)量最多、使用者黏著度最高的消費性電子隨身裝置；由于其同時具備感測、連網及運算儲存等最佳條件，只要用一支手機就能夠取得世界上所有信息，因此被公認為是開啟物聯(lián)網時代的最佳核心終端裝置。

　　蘋果（Apple）公司于2007年首度將微機電系統(tǒng)（MEMS）加速度計應用在iPhone中，開啟手機產業(yè)的傳感器革命。而MEMS傳感器在手機應用的數(shù)量規(guī)模以及多樣性，也仍不斷在快速成長當中。

　　單就Apple公司為例，截至目前為止已擁有超過三百五十篇以上與傳感器相關的發(fā)明專利，而申請內容包括觸控、影像、運動、振動感測、數(shù)據(jù)運算、掉落感知及亮度感知等等，可見其積極布局智慧傳感器未來市場的野心。

　　目前有許多的行動裝置如手機、筆記本電腦、數(shù)字相機等，皆已廣泛采用MEMS組件于系統(tǒng)中，以獲得更良好的操控性能和創(chuàng)新功能。而隨著MEMS技術應用風潮的快速崛起，也使得輕薄及微小化變成目前消費性電子產品全面追求的時尚新趨勢。

　　憑借半導體晶圓制程的成熟優(yōu)勢，MEMS感測組件具有靈敏度高、性能均一、成本便宜、可批次生產等特點，不僅適合普及應用在數(shù)量龐大的消費性電子產業(yè)，未來也必然將成為物聯(lián)網感測應用市場上的營收亮點。根據(jù)IC Insights預估，至2018年MEMS傳感器的總出貨量可望達九十三億顆，而產值將達到122億美元。

　　若是以物聯(lián)網傳感器應用需求爆發(fā)的時間點來區(qū)分，首波熱潮絕對仍會是行動裝置與智能穿戴產品，其次為車輛物聯(lián)網，之后才會真正進入到需求廣泛且種類多樣化的工業(yè)物聯(lián)網（IIOT）。

　　此處所謂的工業(yè)物聯(lián)網，范圍包含傳統(tǒng)的工業(yè)應用，例如醫(yī)療、導航、軍事、航空、地震勘探及制程控制等，以及業(yè)界目前正在定義中、利用MEMS感測組件技術的新型態(tài)工業(yè)物聯(lián)網，此新興應用包括資產追蹤系統(tǒng)、智能電網或智能建筑自動化等。

　　根據(jù)IHS機構預測，在2018年時，全球MEMS在消費性電子產品與行動裝置的市場規(guī)模將達到57億美元，比起在工業(yè)物聯(lián)網的應用市場營收約 3.34億美元高很多。而在這些工業(yè)應用中，建筑物自動化包括由智慧電表、智慧家庭（Smart Home）、智慧城市（Smart City）等，將會是最主要的營收來源。

　　預期未來10年內MEMS在物聯(lián)網的最大商機及技術挑戰(zhàn)，仍會是在行動裝置與智能穿戴產品的相關應用。圖1是應用在消費性電子產品與穿戴裝置的熱門感測組件及其商品上市時程。

　　圖1　消費性電子產品與穿戴裝置應用的熱門感測組件及其商品化時程

　　穿戴裝置成為MEMS傳感器新興應用商機

　　智能穿戴裝置是目前最熱門的新興產品，其所使用的感測組件，大多仍與智能手機者相同。主要是相較于手機應用，穿戴裝置所使用的傳感器無論在尺寸、耗電量、感測靈敏度或是組件可靠度上，通常皆須面對更嚴苛的要求。

　　目前已處于市場百家爭鳴的智能手表，即使結構上所允許的設計空間及電池容量皆遠小于手機，但使用者卻對聲控、動作感知、或是續(xù)航力等產品性能，有與手機相同的期待。

　　因此，大多數(shù)傳感器皆須先經過應用在智能手機上商品化成功后，才會轉移到穿戴裝置來使用。其最成功的組件案例是慣性傳感器與MEMS麥克風，包括 Google、Apple、微軟（Microsoft）、摩托羅拉（Motorola）等多家知名大廠，皆已將此兩組件整合在自家的穿戴裝置產品內，成為其傳感器標準配備。

　　根據(jù)觀察，智能穿戴裝置在物聯(lián)網應用最具商機潛力的兩大功能項目在于量化生活（Quantified Self）及隨身環(huán)境安全監(jiān)測。所謂量化生活是指將個人每日生活中的輸入（例如飲食內容、走路步數(shù)、環(huán)境空氣質量等）、狀態(tài)（例如心情、膚導、心率、血氧飽和度等）及表現(xiàn)（包括心理及生理面向）等參數(shù)變化，結合科學技術來進行數(shù)據(jù)擷取記錄的一種活動。

　　其目的是藉由分析具體化的自我量測數(shù)據(jù)，來有效評估改善個人生活質量。例如藉由智能穿戴裝置平日持續(xù)的生理信息監(jiān)測和記錄，未來醫(yī)療診斷將不僅依據(jù)患者的局部病征作判別，而會從飲食習慣與生活型態(tài)等根本原因一并考慮，邁向整合式預防醫(yī)療的服務模式。

　　滿足穿戴裝置物聯(lián)網應用的常見感測功能如表1，大致可包括活動感知、影像感測、環(huán)境感測及生理感測四大類別。MEMS組件在穿戴裝置上的應用訴求，是使系統(tǒng)達到微小化、低功耗、高性能及多功能整合等目的；而其最關鍵的兩大功能需求則在于感測與無線通信。