電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）在不久前的2025慕尼黑上海電子展上，TDK展出了電子應(yīng)用全領(lǐng)域多款新技術(shù)和系統(tǒng)方案，包括熱泵用的溫度與壓力傳感解決方案，全彩激光模塊 (FCLM)，全新超聲波傳感器模塊，CeraCharge 可充電多層陶瓷芯片，智能多層氮化鋁 (AlN) 基板和封裝，方向盤應(yīng)用傳感器解決方案，九軸的PositionSenseTM 解決方案，T5838 PDM接口數(shù)字硅麥（自帶聲學(xué)活動(dòng)檢測AAD功能）等。

在“軟件和人工智能”展區(qū)，TDK還展出了用于超低功耗人工智能計(jì)算的自旋憶阻器——Spin-Memristor，邊緣狀態(tài)基準(zhǔn)監(jiān)測 (CbM) 解決方案，Trusted Positioning：VENUE、AUTO、TRACK和RIDE解決方案。TDK專家向包括電子發(fā)燒友在內(nèi)的多家媒體詳細(xì)介紹了多款方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和產(chǎn)品優(yōu)勢。

熱泵用的溫度與壓力傳感解決方案

對(duì)于汽車來說，內(nèi)部舒適度是一個(gè)需要重點(diǎn)考量的因素。傳統(tǒng)燃油車的溫度管理靠空調(diào)系統(tǒng)解決，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)則通過壓縮機(jī)和蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)制冷，對(duì)制熱的要求空調(diào)本身不能完成，需要通過發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱，或者通過PTC加熱系統(tǒng)解決。而現(xiàn)在的新能源汽車由電池提供動(dòng)力，由于沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，就沒有發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱可采用，其中一個(gè)方案就是通過PTC加熱，但這種方式對(duì)電池電量損耗非?？欤貏e是在冬季，如果長期使用PTC加熱，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)續(xù)航里程減少30%到50%，這時(shí)新的熱管理系統(tǒng)就出現(xiàn)了，就是熱泵系統(tǒng)。

TDK專家向媒體介紹，熱泵系統(tǒng)基于熱交換原理，通過一套壓縮機(jī)以及多個(gè)電磁膨脹閥的設(shè)計(jì)，可以在制冷的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)制熱。因?yàn)槭峭ㄟ^兩套熱循環(huán)系統(tǒng)，能提供比傳統(tǒng)空調(diào)更高效的工作效率，同時(shí)它也需要更高效或更精確的控制手段。這套系統(tǒng)里就需要對(duì)冷媒的溫度以及壓力進(jìn)行精確控制。因此溫度傳感器及壓力傳感器就是這套系統(tǒng)必備的傳感器。

圖：TDK熱泵用的溫度與壓力傳感解決方案展示

通常一套熱泵系統(tǒng)里，根據(jù)主機(jī)廠的需求不同，可能有4到8個(gè)甚至更多傳感器。至于里面有幾個(gè)溫度傳感器，幾個(gè)壓力傳感器，可以根據(jù)各個(gè)廠家系統(tǒng)或算法設(shè)計(jì)，進(jìn)行定制。TDK能夠提供兩種溫度傳感器，一種是表面貼裝型，一種是插入式。其中表面貼裝型溫度傳感器，可以直接扣在冷媒管道外面，這樣可實(shí)現(xiàn)無損測量，就不存在冷媒外泄的風(fēng)險(xiǎn)。跟插入式溫度傳感器相比，它的測量響應(yīng)速度會(huì)稍慢一點(diǎn)。如果客戶需要更快的響應(yīng)速度，可以用插入式溫度傳感器。TDK專家解釋說，TDK這兩種溫度傳感器都采用NTC技術(shù)，也就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的原理進(jìn)行溫度測量。

冷媒的壓力對(duì)于這套系統(tǒng)來說也是一個(gè)重要參數(shù)，TDK也提供了一個(gè)溫度加壓力的集成式方案，就是P加T的傳感器。就是同一個(gè)傳感器，既可以測量冷媒的壓力，也可以測量冷媒的溫度。這樣就可以減少客戶安裝傳感器的位置，把原本裝兩個(gè)傳感器的位置合成一個(gè)，這樣就可以方便客戶減少整個(gè)系統(tǒng)的尺寸。

全彩激光模塊 (FCLM)

隨著AI技術(shù)的發(fā)展，智能眼鏡也受到越來越多的關(guān)注。但是目前市場上主流的智能眼鏡，體積比較大，也比較重，戴起來不方便。另外它的能耗相對(duì)也較高，所以續(xù)航時(shí)間較短。針對(duì)這樣的行業(yè)痛點(diǎn)，TDK開發(fā)出目前市場上最小級(jí)別的全彩激光模塊，可以將激光直接投射到視網(wǎng)膜上進(jìn)行成像。

圖：TDK全彩激光模塊 (FCLM)-AR/VR解決方案展示

TDK專家介紹說，這與傳統(tǒng)技術(shù)相比有幾大明顯的優(yōu)勢：其一，體積非常小，功耗也非常低。具體而言，這款模塊采用平面光導(dǎo)波技術(shù)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，因此機(jī)體非常小，能耗只有400毫瓦級(jí)別，體積僅為目前同類產(chǎn)品的1/4；其二，這種激光模塊發(fā)射的激光可以直接投射到視網(wǎng)膜上，這樣我們就不需要眼睛的對(duì)焦功能，可以實(shí)現(xiàn)自由對(duì)焦。這樣，即使視力低下的用戶，比如高度近視高度近視用戶不需要佩戴眼鏡，就可以直接看到清晰的圖像。

這款全彩激光模塊可以應(yīng)用在AR/VR產(chǎn)品上，能夠大大縮小產(chǎn)品體積，降低產(chǎn)品的重量及能耗。它還能應(yīng)用于激光投影儀中，如果功率再大一點(diǎn)，它還可以用在汽車前面的投顯中。此外，它還能用在醫(yī)療產(chǎn)品中，用于檢測眼部疾病，或者也能用在視覺輔助的產(chǎn)品中。

全新超聲波傳感器模塊解決方案

TDK還展示了一款緊湊型的超聲波傳感器模塊，這款產(chǎn)品最主要的特點(diǎn)在于，它是基于壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，使用超聲波來探測障礙物的距離。這是一款集成了TDK的壓電陶瓷芯片、ASIC，以及驅(qū)動(dòng)的超聲波傳感器模塊，這樣的好處是方便客戶使用。傳統(tǒng)的超聲波模塊，客戶拿到市面上的超聲波傳感器之后，可能還要自己找IC或者驅(qū)動(dòng)，自己組裝成一個(gè)模塊來使用。而TDK這款一體化集成的產(chǎn)品大大方便了客戶，可以直接拿來使用。

從外觀看，這個(gè)產(chǎn)品非常緊湊，外面包封材質(zhì)是機(jī)械解耦，其好處是可以防止整個(gè)模塊由于底部抖動(dòng)而造成的信號(hào)探測的誤差，另外這個(gè)包封有防塵防水的功能，防護(hù)等級(jí)達(dá)到了IP67，適合比較苛刻應(yīng)用環(huán)境，可以用于工業(yè)和汽車領(lǐng)域。

圖：TDK超聲波傳感器模塊解決方案展示

TDK專家表示，這款產(chǎn)品可以通過軟件實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能。第一個(gè)是距離探測，目前單個(gè)模塊能夠做到18到500厘米的距離探測；第二個(gè)是表面識(shí)別，比如說下面放的是一塊水泥板，它可以顯示出表面探測到的就是水泥板。如果把它移到草地上，它也可以辨別出這是草地。因?yàn)橛行┛蛻魰?huì)把這個(gè)超聲波模塊用在割草機(jī)上，這樣可以分辨出探測的表面物質(zhì)是草還是水泥板，便于指導(dǎo)工作。另外，如果把下面的槽打開，它顯示是懸崖，這個(gè)功能可以讓機(jī)器在遇到陡坡或者深坑時(shí)進(jìn)行避讓，使設(shè)備在安全的區(qū)域工作；第三個(gè)是在兩顆超聲波模塊共同作用下，可以做位置的探測器，就是具體到這個(gè)障礙物在哪個(gè)位置，如果障礙物離得比較近，它就會(huì)顯示紅色，相當(dāng)于有警報(bào)的效果。

九軸的PositionSenseTM 解決方案

TDK還帶來了最新的九軸PositionSenseTM 解決方案。通常在消費(fèi)類產(chǎn)品里，提到九軸的解決方案，大家第一時(shí)間想到的是單顆芯片里放進(jìn)加速計(jì)、陀螺儀和地磁的產(chǎn)品，這是一個(gè)狹義的九軸方案。從廣義上來講，九軸的傳感器方案在消費(fèi)類電子產(chǎn)品里面應(yīng)用非常廣，但是通常這種所謂的九軸，它就是一顆六軸的IMU和一顆三軸的地磁，不相關(guān)的去掛在主機(jī)系統(tǒng)上，分別給主機(jī)系統(tǒng)提供運(yùn)動(dòng)和地磁的傳感的數(shù)據(jù)，然后在系統(tǒng)上再去做運(yùn)算處理。

圖：TDK九軸的PositionSenseTM 解決方案展示

TDK這款九軸的PositionSenseTM 解決方案，相較于傳統(tǒng)意義上的九軸方案，有幾個(gè)比較革新的點(diǎn)：其一，它是一個(gè)兩顆芯片的九軸的方案。為什么說從單顆芯片到兩顆芯片是一個(gè)革新呢？TDK專家解釋說，因?yàn)閭鞲衅餍酒谙M(fèi)類電子產(chǎn)品里面布局時(shí)會(huì)面臨很多挑戰(zhàn)，比如運(yùn)動(dòng)傳感器，就是加速器和陀螺儀，它里面用到的是微機(jī)械結(jié)構(gòu)，它對(duì)任何PCB的應(yīng)力都非常敏感，所以在PCB或產(chǎn)品里面去布局、堆疊的時(shí)候，一定要考慮如何避開應(yīng)力的影響。還有就是這種微機(jī)械的傳感器，如果有熱影響的話，會(huì)給傳感器的性能帶來很大的影響，所以在布局上同樣要避開熱源的影響。

但地磁傳感器在布局上要考慮的跟運(yùn)動(dòng)傳感完全不一樣，它需要避開的是強(qiáng)磁場、大電流，包括一些軟磁性材料。也就是說這兩種傳感器在布局的時(shí)候需要考慮的點(diǎn)沒有什么相關(guān)性。如果把它們放在單顆的芯片里，那客戶的硬件設(shè)計(jì)工程師就會(huì)左右為難，如果他按照運(yùn)動(dòng)傳感器的規(guī)則，好不容易找到一個(gè)位置擺放這顆九軸的器件，可能這時(shí)候地磁磁場的環(huán)境會(huì)比較惡劣，沒辦法擺下這顆器件。

而TDK這種兩顆芯片的九軸解決方案，可以實(shí)現(xiàn)六軸的IMU按照微機(jī)械結(jié)構(gòu)的擺放原則去擺放，地磁按照地磁的原則去擺放，相互不影響?？蛻艨梢宰龅奖容^優(yōu)化的器件布局的解決方案。同時(shí)這個(gè)方案還支持兩顆器件在硬件上連接在一起，它組成一個(gè)九軸的傳感系統(tǒng)，并不是簡單的兩個(gè)分離的器件。

其二，這個(gè)方案跟傳統(tǒng)廣義的兩個(gè)九軸的傳感方案不一樣，這套方案里面，在傳感器上就有數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理能力。也就是客戶在使用的時(shí)候，客戶的主機(jī)MCU直接得到是九軸的融合的數(shù)據(jù)，而不是原始數(shù)據(jù)再到客戶的主機(jī)系統(tǒng)上去處理。這樣的好處是，一方面客戶快速集成，把融合過的信息直接拿到應(yīng)用去用，不用再去設(shè)計(jì)算法、跑算法。另一方面，在傳感器芯片上做數(shù)據(jù)運(yùn)算，比在主機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算功耗小很多。因?yàn)橹鳈C(jī)系統(tǒng)通常是一個(gè)通用的處理器，對(duì)于處理很多復(fù)雜的應(yīng)用，能效比比較高，所以這個(gè)方案可以非常低的功耗完成數(shù)據(jù)處理。因此一些基于九軸數(shù)據(jù)的應(yīng)用，用戶可以讓它一直在后臺(tái)開著，因?yàn)樗墓姆浅５?，九軸加上算法的最大的功耗只有0.6毫安左右，手機(jī)電池通常都是幾千毫安時(shí)，零點(diǎn)幾毫安的電流消耗值，對(duì)于手機(jī)系統(tǒng)幾乎可以忽略不計(jì)。這個(gè)產(chǎn)品方案除了手機(jī)以外，還可在手表、AR/VR以及其它IoT產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用。

邊緣狀態(tài)基準(zhǔn)監(jiān)測 (CbM) 解決方案

TDK SensEI的預(yù)測性維護(hù)解決方案，主要應(yīng)用于智能工廠，在客戶所有的機(jī)器設(shè)備裝上TDK的傳感器，可診斷機(jī)器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)以及預(yù)測整個(gè)機(jī)器的運(yùn)行壽命。TDK專家介紹說，這套方案由幾個(gè)部分組成，第一個(gè)是軟件平臺(tái)，包括邊緣計(jì)算的推理功能，也就是可以通過推理的頁面知道整個(gè)機(jī)器的運(yùn)行情況和機(jī)器發(fā)生的問題，還有一個(gè)功能是可以實(shí)時(shí)采集機(jī)器所有的運(yùn)行數(shù)據(jù)，等這些數(shù)據(jù)上傳到平臺(tái)之后，可以通過人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)，針對(duì)機(jī)器某種運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別出來并打上標(biāo)簽，從而在機(jī)器運(yùn)行過程中，去實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用TDK dashboard平臺(tái)可以監(jiān)控一個(gè)工廠、一個(gè)車間所有的設(shè)備。

圖：邊緣狀態(tài)基準(zhǔn)監(jiān)測 (CbM) 解決方案展示

當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)這些功能還要加上TDK設(shè)計(jì)的無線震動(dòng)傳感器，這種震動(dòng)傳感器可以通過兩種方式附著到機(jī)器上，一種方式是通過螺絲擰上去，另一種方式可以通過AB膠把它粘上去。TDK提供兩種傳感器，一個(gè)是無線傳感器，這個(gè)無線傳感器里有TDK的震動(dòng)傳感器和溫度傳感器。通過把傳感器附著在機(jī)器上，能夠把機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)通過震動(dòng)和溫度體現(xiàn)出來。采集到的數(shù)據(jù)通過無線藍(lán)牙、Mesh網(wǎng)絡(luò)傳到TDK的AI Gateway中繼上，再把所有數(shù)據(jù)傳到云端，工廠負(fù)責(zé)人就可以在云端和手機(jī)上看到車間里每一個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

所有預(yù)測性維護(hù)的目標(biāo)在機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)中如果出現(xiàn)問題，能夠在之前的五分鐘或十分鐘，及時(shí)把信息傳遞給工廠負(fù)責(zé)人，讓工廠設(shè)備得到預(yù)測性維護(hù)。最大程度減少工業(yè)機(jī)器故障造成的后續(xù)損失。在工業(yè)4.0中，預(yù)測性維護(hù)是一個(gè)非常重要的需求。

Trusted Positioning：VENUE、AUTO、TRACK和RIDE解決方案

隨著自動(dòng)駕駛、工業(yè)4.0、智慧城市建設(shè)的發(fā)展，不管室內(nèi)場景還是室外場景，都有越來越多的定位需求，同時(shí)對(duì)精度要求也越來越高，還需要應(yīng)對(duì)越來越復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，以及極端的應(yīng)用工況。以前基于GPS和慣性的傳感器，實(shí)現(xiàn)慣性導(dǎo)航的方案有它的局限性，已經(jīng)無法滿足所有應(yīng)用對(duì)定位的高精度需求?，F(xiàn)在的定位解決方案，需要融合多種定位技術(shù)，同時(shí)能夠以低成本、快速部署和集成到目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)里，TDK這次帶來的定位軟件方案，就是采取這樣的技術(shù)路線。

圖：TDK Trusted Positioning：VENUE、AUTO、TRACK和RIDE解決方案展示

TDK專家介紹，以室內(nèi)定位的VENUE產(chǎn)品為例，它是利用建筑物本身磁場的分布特征，以及結(jié)合慣性導(dǎo)航軟件，還有慣性傳感器為核心。同時(shí)還利用建筑物里已有的wifi熱點(diǎn)、藍(lán)牙熱點(diǎn)等無線技術(shù)去實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定位的功能。相較于其他室內(nèi)定位方案，最大優(yōu)勢在于不需要額外的硬件檢測設(shè)備，不需要部署大量的基礎(chǔ)設(shè)施，所以它有很大的成本優(yōu)勢。剛提到的慣性導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)際上是利用現(xiàn)有的移動(dòng)終端，比如手機(jī)，它里面已經(jīng)集成了運(yùn)動(dòng)傳感器，還有磁傳感器，利用這樣的傳感器，通過實(shí)際測量，再結(jié)合基于建筑物內(nèi)磁的特征數(shù)據(jù)構(gòu)建的地圖，最終實(shí)現(xiàn)定位的功能，用戶可以通過安裝一個(gè)應(yīng)用程序的方式快速集成使用。

另外，還有在室外給車使用的產(chǎn)品AUTO，它是支持ADAS里高速NOA和城區(qū)NOA應(yīng)用的高精度慣導(dǎo)定位方案。這個(gè)方案最大的應(yīng)用優(yōu)勢是基于一個(gè)比較低成本的慣性傳感器 - 一顆單芯片的IMU傳感器硬件來實(shí)現(xiàn)高精度定位功能，可以幫助高精度定位系統(tǒng)整體降低成本。它不像目前主流的方案，使用的是硬件成本比單IMU芯片貴好幾倍的IMU模組。高精度標(biāo)定后的IMU 模組性能精度會(huì)數(shù)倍優(yōu)于單芯片的IMU 傳感器，AUTO 軟件，基于單芯片IMU 硬件亦可以最終實(shí)現(xiàn)和基于高精度IMU 模組的定位系統(tǒng)相同的定位精度，充分體現(xiàn)了軟件的能力和價(jià)值，是一個(gè)非常有競爭力的方案。

寫在最后

可以看到，TDK在本次慕尼黑上海電子展上展出的產(chǎn)品非常豐富，應(yīng)用領(lǐng)域涉及汽車、工業(yè)、消費(fèi)等各個(gè)領(lǐng)域。無論是熱泵用的溫度與壓力傳感解決方案，全彩激光模塊 (FCLM)，超聲波傳感器模塊解決方案，還是九軸的PositionSenseTM解決方案等，相較于傳統(tǒng)的方案都做出了創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，幫助客戶解決技術(shù)發(fā)展帶來的痛點(diǎn)問題。

同時(shí)TDK還在持續(xù)研究各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，如針對(duì)AI運(yùn)算功耗損耗大的問題，TDK正在研制的自旋憶阻器——Spin-Memristor，基于其在傳感器和磁頭技術(shù)的開發(fā)積累，有希望將功耗減少100倍以上，非常值得期待。當(dāng)然除了上述詳細(xì)介紹到的創(chuàng)新方案，TDK此次展出的CeraCharge 可充電多層陶瓷芯片、智能多層氮化鋁 (AlN) 基板和封裝、方向盤應(yīng)用傳感器解決方案等也有諸多創(chuàng)新點(diǎn)值得關(guān)注。