慣性傳感器是一類基于慣性及相關(guān)測量原理將物體運動量轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，包括加速度計、陀螺儀及其組合式傳感器，主要用于檢測加速、旋轉(zhuǎn)、振動、沖擊、傾斜。慣性傳感技術(shù)多種多樣，以陀螺儀為例，包括機械陀螺儀、環(huán)形激光陀螺儀（RLG）、光纖陀螺儀（FOG）、半球諧振陀螺儀（HRG）、MEMS陀螺儀、硅光子光學陀螺儀（SiPhOG）、量子陀螺儀等。其中，MEMS技術(shù)引領(lǐng)慣性傳感器進入“小尺寸、低成本、高集成度、多功能、智能化”的新時代。如今，MEMS慣性傳感器無處不在：從“智能手機和平板電腦”到“可穿戴設(shè)備和體感游戲機”，從“工業(yè)控制和振動監(jiān)測”到“無人機和汽車”，從“航空航天”到“國防軍工”……

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左：博世MEMS慣性傳感器產(chǎn)品示例；右：MEMS慣性傳感器主要用于檢測五類運動

目前，分立式慣性傳感器市場趨于飽和、價格不斷侵蝕，而組合式慣性傳感器市場蓬勃發(fā)展。以博世（Bosch）、意法半導體（STMicroelectronics）、TDK InvenSense為代表的全球領(lǐng)先MEMS慣性傳感器廠商持續(xù)開發(fā)組合式慣性傳感器產(chǎn)品，例如：3軸加速度計與3軸陀螺儀組合為6軸慣性測量單元（IMU），參考報告《消費類MEMS慣性測量單元（IMU）產(chǎn)品對比分析-2022版》；3軸加速度計+3軸磁力計組合為6軸電子羅盤（eCompass）。組合式傳感器擁有一些分立式傳感器無法比擬的優(yōu)勢，例如：采用同一顆ASIC（專用集成電路）處理信號，并將多個傳感器芯片封裝在一起，可降低成本；如果兩種傳感器芯片工藝相同或相近，可以做成單芯片，極大減小傳感器尺寸；將濾波、數(shù)據(jù)融合和人工智能（機器學習）等算法集成，提高產(chǎn)品附加值，競爭對手難以模仿。

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意法半導體和博世的新戰(zhàn)略：慣性傳感器+人工智能?智能傳感器

意法半導體于2022年推出智能傳感器處理單元（Intelligent Sensor Processing Unit，ISPU），在MEMS慣性傳感器內(nèi)部進一步整合數(shù)字信號處理器（DSP）和人工智能算法，為系統(tǒng)級封裝（SiP）器件注入本地決策，同時顯著節(jié)省空間和功耗，并通過將數(shù)據(jù)保持在本地增強隱私安全性。ISPU在四個“P”方面提供了實質(zhì)性的優(yōu)勢：功耗（Power Consumption）、封裝（Packaging）、性能（Performance）和價格（Price），助力各種終端實現(xiàn)邊緣智能，而無需喚醒系統(tǒng)或?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)?a target="_blank">MCU和網(wǎng)關(guān)/云端。借助ISPU分析慣性傳感數(shù)據(jù)，能夠確保活動識別和異常檢測等任務(wù)的準確性和高效率。

意法半導體將ISPU集成于慣性傳感器ASIC，實現(xiàn)邊緣智能數(shù)據(jù)處理

高端慣性傳感器涉及眾多應用領(lǐng)域，例如：單軸、低成本配置用于工業(yè)控制；多軸、高集成度、高性能配置用于航空航天和軍事國防。高端組合式慣性傳感器通常嵌入多種算法，以慣性測量單元（IMU）、垂直參考單元（VRU）、姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)（AHRS）和慣性導航系統(tǒng)（INS）等形式出現(xiàn)。2021年全球高端慣性傳感器（模組級）市場超過31億美元，預計2027年將達到45億美元。軍事現(xiàn)代化、國防“定位、導航和授時（PNT）”等傳統(tǒng)市場，以及商業(yè)太空應用、機器人技術(shù)、工業(yè)自動化、自動/無人駕駛汽車等新興市場推動高端慣性系統(tǒng)市場發(fā)展。

IMU、VRU、AHRS、INS功能結(jié)構(gòu)圖示例（來源：Xsens）

2021~2027年高端慣性傳感器市場（來源：Yole）

高端慣性傳感器應用領(lǐng)域分散，但市場份額卻集中于三大知名巨頭：霍尼韋爾（Honeywell）、諾斯洛普·格魯曼（Northrop Grumman）和賽峰（Safran）。許多較小的廠商專注于特定的技術(shù)、市場和應用，難以與巨頭正面交鋒。盡管競爭格局多年來一直保持穩(wěn)定，但在過去幾年中的投資和并購速度加快，例如：賽峰（Safran）于2021年收購MEMS慣性傳感器廠商Sensonor，并于2022年將Colibrys與Sensonor合并為賽峰傳感（Safran Sensing）；ECA集團于2022年收購高端慣性傳感器制造商iXblue，雙方合并為ECA-iXblue集團。此外，以Anello、OSCP為代表的初創(chuàng)公司正在募集資金以開發(fā)基于硅光集成技術(shù)的光學陀螺儀。

為了把握慣性傳感器產(chǎn)業(yè)及技術(shù)趨勢，滿足廣大從業(yè)人員對知識的渴求，麥姆斯咨詢特開設(shè)本次培訓課程，邀請著名高校與研究院所的專家和學者，為大家講授：（1）高端MEMS慣性傳感器綜述；（2）多軸MEMS慣性傳感器；（3）高精度MEMS加速度計技術(shù)詳解；（4）基于加速度計的振動監(jiān)測與故障診斷；（5）雙質(zhì)量線振動（音叉式）MEMS陀螺儀；（6）高精度固體波動（環(huán)形）MEMS陀螺儀；（7）基于聲光效應的行波陀螺儀；（8）MEMS陀螺儀真空封裝技術(shù)；（9）基于MEMS陀螺儀的尋北定向關(guān)鍵技術(shù)；（10）MEMS慣性傳感系統(tǒng)設(shè)計及應用；（11）MEMS慣性傳感器可靠性分析。

編輯：黃飛

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