TE Connectivity傳感器事業(yè)部亞太區(qū)工程高級總監(jiān)劉能泉博士，在前不久召開的Sensor China（中國（上海）國際傳感器與應(yīng)用技術(shù)展）上接受采訪時說：

“我們看到的傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢，主要集中在：集成化、小型化、低功耗。”

其中集成化是指，“在單個傳感器上集成多種相似或完全不同的功能，并產(chǎn)生強勁穩(wěn)定的信號輸出”；而小型化，則是傳感器在確保性能的前提下，占用更小的空間；低功耗自然就是減少能耗了。

事實上，去年我們參加Sensor China，觀察眾多傳感器廠商所推新品，大多也都是這個趨勢，尤其集成化、小型化已經(jīng)成為共識。而且這種“集成化”除了橫向多傳感器的集成，到現(xiàn)在越來越多的傳感器企業(yè)開始做縱向集成：體現(xiàn)在完整系統(tǒng)的構(gòu)建，甚至可能擴展到軟件更完整的數(shù)據(jù)處理，乃至云、AI技術(shù)。

今年的Sensor China，我們照例采訪了五家具有代表性的企業(yè)，包括一家國際企業(yè)，和四家國內(nèi)企業(yè)。一方面嘗試?yán)斫馊缃駛鞲衅鳟a(chǎn)品的發(fā)展趨勢，另一方面也進(jìn)一步探查，國產(chǎn)傳感器制造商在國產(chǎn)自主化方面的發(fā)展程度如何。

TE Connectivity：覆蓋各行各業(yè)的傳感器

TE的財報似乎并未將Sensor Solutions單獨列項，僅在Transportation Solutions運輸解決方案業(yè)務(wù)下，出現(xiàn)了“Sensors”這個門類。不過我們知道，TE的傳感器業(yè)務(wù)涵蓋了汽車、工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境、交通等諸多領(lǐng)域。有可能是財務(wù)結(jié)算方式差異。劉能泉說：“我們公司的18種品類的傳感器涉及12個行業(yè)領(lǐng)域?！?/p>

今年Q3財報顯示，TE的Transportation Solutions下的Sensors業(yè)務(wù)銷售額為2.25億美元——單從這個數(shù)字來看，也仍是龐大的市場，雖然與其傳統(tǒng)的連接器業(yè)務(wù)相較還是體量更小的。而且大環(huán)境影響下，這個銷售額同比仍有小幅滑坡——但相比其他業(yè)務(wù)的滑坡幅度，已經(jīng)是最為微小的。

Sensor China 2020展會上，TE主要展示了交通、工業(yè)和醫(yī)療三個板塊的傳感器應(yīng)用。幾個主要的應(yīng)用演示，一是HVAC/R應(yīng)用展示，主要實現(xiàn)的是“在壓力、無線壓力、無線振動、溫度、濕度、位置等多款傳感器的通力協(xié)作下”，為智能暖通空調(diào)與制冷系統(tǒng)的信息處理提供傳感信息；另外一個是醫(yī)療手術(shù)應(yīng)用展示，“一款用于微創(chuàng)手術(shù)智能化應(yīng)用的、非常非常小的壓力傳感器，用來測量不同流體（如血液或腦脊髓液）中的壓力”，這有助于醫(yī)生做出診斷相關(guān)的關(guān)鍵決策。

交通板塊中，TE展示的是交通流量監(jiān)控傳感器：QL動態(tài)稱重傳感器，可對車輛進(jìn)行稱重、分類，可監(jiān)控重型貨車，減少超載、保護(hù)道路基礎(chǔ)設(shè)施。另外，TE還在展會上展示了家電、物聯(lián)網(wǎng)等各類傳感器。

前文提到的集成化、小型化、低功耗趨勢，大概可以在醫(yī)療應(yīng)用中體現(xiàn)出來?！霸趯?dǎo)尿管中加入溫度和壓力傳感器，可以用來檢測尿袋是否到量，需要更換，也可以評測病人的尿動力水平，令診療更加智能化。”劉能泉介紹說，“傳感器一定要小，才能裝進(jìn)細(xì)長的導(dǎo)尿管中。且在這個應(yīng)用中，需要將兩筐功能不同的傳感器集成在一起，實現(xiàn)不同功能，傳感器的使用可以減輕病人不適，并且量化尿路功能?！?/p>

在部分傳感器研發(fā)的過程中，“我們應(yīng)用AI算法，比如液體特性傳感器，通過音叉在不同液體表面的震動，反饋液體的黏度值、密度值、介電常數(shù)。如果只觀察這三類值本身，很難得出太多結(jié)論。與高效的軟件算法結(jié)合，進(jìn)行一定分析之后，就能幫助司機了解，汽車何時需要更換機油，對汽車機油消耗量進(jìn)行智能控制?！?/p>

從這些大趨勢來看，TE在各領(lǐng)域的解決方案都是相對成熟的，從其展臺展示的產(chǎn)品數(shù)量和應(yīng)用領(lǐng)域就能體現(xiàn)出來。不過這兩年國內(nèi)傳感器制造商也在迎頭趕上。

歌爾：提升傳感器集成度

歌爾微電子這次展示的骨聲紋傳感器是相當(dāng)有趣的一款產(chǎn)品。它主要應(yīng)用到TWS耳機之上，一方面做聲紋識別，另一方面可做收音的主動降噪?！肮锹暭y器件，在人說話時將震動信號，結(jié)合麥克風(fēng)，把噪聲信息屏蔽掉。”歌爾微電子傳感器事業(yè)部產(chǎn)品總監(jiān)田峻瑜告訴我們，“它另外還有智能聲紋識別的作用?！?/p>

“聲帶發(fā)聲，傳播介質(zhì)是骨頭和皮膚，傳到耳機上會有震動信號。震動信號和聲音信號是等頻率的。聲音信號很容易仿制，不夠安全。骨聲紋傳感器是雙重認(rèn)證，必須本人佩戴、本人說話。在沒有接收到震動信號的情況下，別人模擬我的聲音，也無法通過身份認(rèn)證?！碧锞锹暭y傳感器的市場前景很有信心，畢竟TWS耳機是個龐大的市場。

歌爾微電子是最早以麥克風(fēng)起家，并隨后開始更多傳感器業(yè)務(wù)布局的企業(yè)，“關(guān)注的是人和環(huán)境”。這家公司今年7月份，在Yole Developpement發(fā)布的《2020年MEMS產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報告》拿下了“全球MEMS廠商前十”，排名第九，是這份榜單中“首個進(jìn)入全球MEMS廠商前十的中國企業(yè)”。

今年的Sensor China展會上，歌爾展示兩大類產(chǎn)品，主要是各類傳感器產(chǎn)品和SiP系統(tǒng)級封裝方案。除了像骨聲紋傳感器這樣有趣的產(chǎn)品外，歌爾展示的傳感器或者解決方案的普遍特色，就在提高集成度、小型化的特色上。且在提高集成度的問題上，歌爾會采用“2.5D或者3D封裝，把空間利用起來，形成一個更小的集成功能的單體”，“SiP封裝能夠?qū)崿F(xiàn)集成度的提升，我們在青島的SiP產(chǎn)線已經(jīng)在去年下半年投入使用。”

“今年我們也將集成化和小型化作為我們的發(fā)展方向。組合傳感器會集成更多的功能，比如一些氣壓類的、聲音類的、溫度類的。我們有一款在TWS耳機上專用的麥克風(fēng)+加速度計的產(chǎn)品?！碧锞け硎?，“TWS耳機需要聲音的交互，也需要觸感交互，比如語音控制+敲擊震動，我們就把兩個器件做在了一起?！?/p>

而歌爾的麥克風(fēng)+氣壓組合傳感器，“我們把麥克風(fēng)、氣壓計集成到一起，通過開孔感知環(huán)境參數(shù)，包括聲學(xué)、氣壓、溫度的參數(shù)。在一個單體器件內(nèi)做集成度更高的芯片?！?/p>

“現(xiàn)在的終端產(chǎn)品包括一些穿戴類、耳機隨身的便攜設(shè)備，要求集成的功能是要越來越多的。產(chǎn)品內(nèi)部為器件預(yù)留的空間也很有限。我們就采用一些技術(shù)或工藝，做到更高的集成度?！?/p>

保隆科技：軟件越來越重要

我們在歌爾的宣傳冊中，看到歌爾微電子也做自家的軟件算法，強調(diào)“軟件開發(fā)能力”。這一點，似乎從我們采訪的另一家專門面向汽車領(lǐng)域的傳感器國產(chǎn)廠商，保隆科技更能得到淋漓盡致的體現(xiàn)——當(dāng)然，這與汽車行業(yè)本身的發(fā)展特點也有關(guān)。

上海保隆汽車科技股份有限公司汽車電子事業(yè)部汽車傳感器板塊總經(jīng)理汪超介紹說，保隆這次展示的主要是“兩個方面的產(chǎn)品”，“一是國六排放相關(guān)的壓力傳感器產(chǎn)品——國六排放標(biāo)準(zhǔn)會讓整車系統(tǒng)商增加3個新的壓力傳感器，分別是碳罐脫附壓力傳感器、燃油蒸發(fā)泄漏壓力傳感器、GPF壓差傳感器，都用于國六排放診斷用?！?/p>

“另一個類別與智能網(wǎng)聯(lián)、自動駕駛、新基建相關(guān)的，包括攝像頭系列產(chǎn)品、雷達(dá)系列產(chǎn)品。”“基礎(chǔ)的360°環(huán)視系統(tǒng)，我們采用雙目方案探測行人、障礙物，目標(biāo)距離、形狀等，另外也應(yīng)用在駕駛員狀態(tài)監(jiān)測、人臉識別；我們也做交互攝像頭，跟互聯(lián)網(wǎng)公司合作；雷達(dá)方面，包括長距離ACC跟車巡航測量200-300米，還有中距離80-100米的防撞，短距離幾十米盲點檢測等?！?/p>

保隆科技涉足的，還包括智能懸架相關(guān)的產(chǎn)品。這部分“我們在做國產(chǎn)替代，原本是豪華車用，我們希望通過國產(chǎn)替代的方式將它放到中級車用。如果20萬的車能用得起，量產(chǎn)規(guī)模會大很多。同時電動汽車智能懸架是標(biāo)配，所以目前這個產(chǎn)品的市場熱度很高，我們是2012年開始涉足這一領(lǐng)域的，所以在國內(nèi)有一定先發(fā)優(yōu)勢。”汪超表示。

目前保隆科技的出口比例很大，“70%以上是海外市場，中國市場26%左右。保隆科技目前在全球有7個生產(chǎn)基地，歐洲的公司數(shù)量和中國的公司數(shù)量差不多?！?/p>

在產(chǎn)品的演進(jìn)上，除了多傳感器融合在汽車領(lǐng)域也是個毋庸置疑的趨勢，“我們最早的產(chǎn)品做的是純硬件，投資就在硬件、工藝研發(fā)上，包括產(chǎn)線的研發(fā)。接下來我們有兩個很重要的產(chǎn)品，胎壓檢測、光雨量傳感器。進(jìn)入到另一個時代，就是軟硬結(jié)合，既有硬件的設(shè)計需求，又有軟件功能結(jié)合的需求，結(jié)合起來才是完整的產(chǎn)品?！边@一點，也佐證了前文提到傳感器廠商正在做縱向擴張的趨勢。

“比如攝像頭、雷達(dá)，要求更強大的軟件驅(qū)動功能，里面的軟件本身、架構(gòu)設(shè)計是很復(fù)雜的。因為涉及到安全，會有更多測試軟件在里面，我們要考慮測試軟件代碼寫得對不對，是否符合規(guī)范、確保軟件的可靠性，還要再買另外的軟件，測試功能是否達(dá)到目標(biāo)設(shè)計?！?/p>

“這光靠我們一家企業(yè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。首先我們要用芯片，芯片里面本來就有軟件；底層都是軟件供應(yīng)商在開發(fā)，我們則要開展應(yīng)用層和物理層的軟件開發(fā)，車廠那邊還要做軟件對接。我們需要和第三方軟件公司合作，一起來做聯(lián)合開發(fā)。汽車各系統(tǒng)的廠商，比如控制剎車、轉(zhuǎn)向的廠商都要做軟件開發(fā)，要與我們對接。做完之后，往上還有整車控制系統(tǒng)，將來就是車廠來做，做一個中央控制器，控制整車邏輯和運行模式，相互的配合工作量很大。”

“現(xiàn)在大家都在考慮兩件事，怎么確保代碼統(tǒng)一性、互通互融，怎么把軟件規(guī)范性做好。不管零部件供應(yīng)商、系統(tǒng)供應(yīng)商，還是整車廠，大家的軟件都要服從這套完整的規(guī)范，做出來的東西才是可以在車上安全、可靠、穩(wěn)定地去運行和使用的?！蓖舫f。

西人馬：擴展到邊緣、云AI計算解決方案

多傳感器融合、軟件能力越來越重要，顯然是眾多傳感器廠商在做的事。而縱向能力擴張的集大成者，大概就是西人馬了。

這家企業(yè)本身涉獵的層級就比較廣。在芯片方面，西人馬是IDM模式；產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域甚至還下探到了材料，比如光刻膠的研制、第三代半導(dǎo)體材料研究等。現(xiàn)如今則開始做“邊緣計算數(shù)據(jù)采集設(shè)備，邊緣計算的服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)等”，“集成了端、邊、管、云、用的整體戰(zhàn)略?！蔽魅笋R科技產(chǎn)品總監(jiān)謝巍表示，“我們希望在MEMS還有傳感器方面，能夠為防止國家被卡脖子做貢獻(xiàn)?！?/p>

西人馬的產(chǎn)品制造在泉州，“包括材料的研發(fā)、MEMS芯片的設(shè)計、芯片制造，包括制造工藝的研究，封裝、測試這些都在做，在我們?nèi)荽蟾乓粌砂佼€的園區(qū)內(nèi)。”謝巍介紹說。

“除了傳感器端，我們現(xiàn)在也集成更多的周邊芯片，讓芯片本身變得智能。同時我們在邊緣計算、云，這兩端集成了自己的AI算法。包括數(shù)據(jù)采集時，結(jié)合行業(yè)應(yīng)用做相關(guān)閾值設(shè)定：比如在測試壓力時，什么樣的壓力數(shù)據(jù)要傳到云端，什么樣的壓力數(shù)據(jù)是正常變化，在邊緣端做相應(yīng)處理。”

這是縱向發(fā)展完整系統(tǒng)的典型。西人馬在本次采訪的幾家企業(yè)中，更具有橫向、縱向都期望覆蓋全面的代表性：不僅是IDM模式，不僅開發(fā)傳感器周邊芯片，不僅做傳感器融合，而且做邊緣計算、云解決方案，包括具體到算法的部分。

舉例說，邊緣計算部分包括了“邊緣數(shù)據(jù)采集設(shè)備，和邊緣計算服務(wù)器。服務(wù)器是比較通用的，基于采集的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，結(jié)合實際應(yīng)用——比如梯聯(lián)網(wǎng)（電梯聯(lián)網(wǎng)），我們在電梯里部署相關(guān)傳感器，包括加速度傳感器、振動傳感器。邊緣數(shù)采設(shè)備做采集，送到電梯監(jiān)控室，也就是邊緣服務(wù)器。對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷電梯狀況。震動超出一定范圍后，就會報警，維護(hù)公司能夠從App上看到，相關(guān)維護(hù)人員就可以到現(xiàn)場?！?/p>

“機器學(xué)習(xí)是在斯塔云相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法?！边@里的斯塔云是西人馬前不久發(fā)布的產(chǎn)品。除了梯聯(lián)網(wǎng)，再比如鋼鐵行業(yè)，發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢測，發(fā)動機葉片溫度，震動相關(guān)的機械故障監(jiān)測系統(tǒng)等，“我們在這個行業(yè)做了大規(guī)模的復(fù)制推廣。”謝巍表示。

晶華微電子：持續(xù)做國產(chǎn)替代

西人馬的這次在展會上展示的傳感器，比較具有代表性的是MEMS壓力傳感器，而且是“中高溫傳感器”，面向民用航空領(lǐng)域?！?25℃以下叫常溫傳感器，到260℃是中溫，600℃是高溫。航空領(lǐng)域，在大氣層飛行基本上要求中高溫。”謝巍說，“國內(nèi)基本上沒人能做或很少能做。”“我們現(xiàn)在做這樣的產(chǎn)品，能夠滿足對大飛機的需求，解決了國內(nèi)的痛點問題?！?/p>

這是比較典型的國產(chǎn)替代實現(xiàn)。當(dāng)然西人馬涉足的領(lǐng)域不只是民用航空，還包括能源、醫(yī)療、交通及工業(yè)等。

而在自主化、國產(chǎn)替代的問題上，另一家比較有發(fā)言權(quán)的公司就是杭州晶華微電子了。去年的Sensor China，我們也采訪了晶華微電子。這家公司主要做高精度ADC+MCU類的SoC芯片，面向衡器、壓力、溫度傳感器等方面的測量與信號處理。其主要產(chǎn)品涵蓋工業(yè)控制應(yīng)用芯片、傳感器測量芯片、儀表測量芯片和高精度數(shù)字溫度傳感器芯片。

去年的報道中我們就提到，晶華微電子的HART modem芯片銷售額達(dá)到千萬元，是全球為數(shù)不多量產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家之一。“工控類芯片是我司IC技術(shù)上的一次成功突破，打破國外壟斷實現(xiàn)了國產(chǎn)化?！焙贾菥A微電子副總經(jīng)理趙雙龍說，“未來工控類IC設(shè)計仍是晶華微的一個重點，”“踐行和推進(jìn)‘中國制造2025’的戰(zhàn)略方針?！?/p>

“過去一年的貿(mào)易戰(zhàn)進(jìn)一步加劇了國產(chǎn)芯片替代的緊迫性，晶華微的工控芯片系列的相關(guān)業(yè)務(wù)量也有明顯的增長，符合目前的國際大環(huán)境背景。”這應(yīng)該是提倡自主研發(fā)能夠見到的成果了。

今年展會上，晶華微電子展示的工控類芯片，比較抓人眼球的是“工控壓力/溫度傳感器信號調(diào)理和變送輸出專用芯片”，這是針對工控類儀表和傳感器的二次或三次非線性誤差特性校正，能夠提供快捷處理方法、簡化產(chǎn)品設(shè)計過程的芯片，適用于高精度測量儀表應(yīng)用。從晶華微電子的產(chǎn)品路線圖來看，此系列產(chǎn)品預(yù)計是明年推向市場的，趙雙龍則告訴我們，目前芯片已經(jīng)進(jìn)入到樣片測試階段。

除此之外，今年疫情期間相當(dāng)熱門的紅外測溫槍，許多產(chǎn)品就應(yīng)用了晶華微電子的單芯片解決方案。

Sensor China 2020展會上，晶華微電子展示的紅外測溫信號處理芯片，內(nèi)置一個有效位數(shù)18位的高精度ADC、低噪聲儀表放大器、低功耗8位MCU、通訊接口電路及LCD/LED驅(qū)動。“今年受到新冠疫情影響，紅外測溫芯片需求暴增，公司在該芯片的銷售額也成倍增長?！壁w雙龍表示。

這屬于“大健康類芯片”，“目前帶高精度ADC和32位MCU的人體健康參數(shù)測量專用SoC芯片也已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段”，最終產(chǎn)品包括智能體脂秤、壓力計、血氧計、血糖儀等?！边@是今年晶華微電子正在熱推的新品。

這些“大健康”類產(chǎn)品，在趙雙龍看來，今年在行業(yè)內(nèi)格外利好，促進(jìn)了傳感器行業(yè)本身的發(fā)展。而另一方面，“疫情控制的過程，也是對紅外測溫等抗疫類電子產(chǎn)品的一個檢驗過程，尤其是出口產(chǎn)品，暴露了不少缺點。對傳感器及整機廠家來講是挑戰(zhàn)，更是經(jīng)驗教訓(xùn)，為國內(nèi)傳感器行業(yè)整體水平的提升發(fā)展梳立了參考標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

“行業(yè)和企業(yè)都應(yīng)該總結(jié)經(jīng)驗，繼續(xù)深入研發(fā)，向世界級通用標(biāo)準(zhǔn)看齊，國內(nèi)傳感器行業(yè)才算是真正的發(fā)展了?！?br /> ? ? ? ? 責(zé)任編輯:tzh