微訪談：Chirp Microsystems聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Michelle Kiang

據(jù)麥姆斯咨詢報道，得益于新應用，尤其是消費類和醫(yī)療市場的新應用，超聲波模組市場預計將在未來五年迎來爆發(fā)式增長。2017年~2023年期間，超聲波模組市場的復合年增長率（CAGR）預計可達18%，市場規(guī)模將從2017年的20億美元增長至2023年的60億美元。從技術角度來看，目前的超聲波模組市場幾乎完全由體壓電換能器主導。在Yole最新發(fā)布的《醫(yī)療、工業(yè)和消費類應用的超聲波傳感技術》報告中，解釋了超聲波換能器生態(tài)系統(tǒng)將如何發(fā)展，以及微機械超聲波換能器技術將如何迅速滲透整個超聲波市場。

微型化、低成本和集成化是超聲波換能器的主要驅(qū)動因素，這也解釋了為什么來自半導體行業(yè)的新技術如此受歡迎。Yole分析師近期有幸采訪了目前主要的超聲波傳感器廠商Chirp Microsystems的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Michelle Kiang。Chirp Microsystems開發(fā)了一種基于壓電微機械超聲波換能器的創(chuàng)新技術。讓我們一起了解Michelle Kiang對超聲波傳感器市場的獨到見解。

Yole：請您簡單介紹一下Chirp Microsystems（以下簡稱Chirp）公司及其發(fā)展歷史。

Michelle Kiang（以下簡稱MK）：Chirp基于美國加州大學伯克利分校傳感器和執(zhí)行器研究中心（BSAC）的早期研究和專利，創(chuàng)立于2013年。創(chuàng)始團隊開發(fā)出了全球首款MEMS超聲波飛行時間（ToF）傳感器CH-101，并在2016年CES消費電子展上發(fā)布了這款產(chǎn)品。此后，我們開發(fā)出了第二款ToF傳感器CH-201，能夠提供更廣的探測范圍（5m），覆蓋房間的感知能力可以滿足機器人、無人機及其它物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的應用需求。

同時，我們還開發(fā)了一款完整的軟硬件解決方案，可以實現(xiàn)高精度、超低功耗的六自由度控制器跟蹤，可用于VR/AR/MR（虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實/混合現(xiàn)實）系統(tǒng)，這款產(chǎn)品我們在2017年CES展上進行了展示。此外，我們打造了世界級的供應鏈，確保我們能夠為大規(guī)模消費電子應用穩(wěn)定出貨超聲波ToF傳感器。在2018年初，我們被TDK收購，與InvenSense、ICSense、EPCOS和Tronics等其它MEMS產(chǎn)業(yè)耳熟能詳?shù)墓疽黄?，成為TDK傳感器系統(tǒng)業(yè)務公司的一員。

Chirp壓電微機械超聲波傳感器

Yole：Chirp的技術基于壓電微機械超聲波換能器（PMUT），請您介紹一下該技術，及其相比競爭技術的優(yōu)勢。

MK：超聲波ToF傳感器能夠在各種不同的環(huán)境中提供最佳的范圍感知性能，因而廣泛應用于汽車和工業(yè)應用。Chirp是第一家基于微機械超聲波換能技術推出超聲波傳感器的廠商。我們選擇壓電方案（PMUT）是因為我們的目標是在需要大振幅的空氣中運行。在空氣中運行的電容式方案（CMUT）需要大的電容間隙，因此需要高電壓（通常超過100V），而PMUT能夠在低電壓下工作。

在目前的市場中，我們通常會看到與紅外（IR）ToF傳感器的比較。相對于紅外ToF，超聲波ToF的優(yōu)勢包括：可在陽光直射下工作，更低的功耗（超聲波ToF為數(shù)十個微瓦，而紅外ToF需要數(shù)十個毫瓦），以及更大的視場，僅需一個超聲波ToF傳感器便能提供高達180°的視場。這對于許多市場的不同產(chǎn)品很重要，例如智能家居、智能手機、可穿戴以及機器人等。Chirp的壓電MEMS超聲波換能器能夠在一個微型封裝中提供遠距離、低功耗的傳感性能，使產(chǎn)品能夠精確感知三維世界中的位置信息。

結合Chirp的嵌入式軟件庫，這些傳感器能夠大幅提高VR/AR、智能手機、可穿戴、機器人和占用探測的用戶體驗。

三種超聲波換能器技術

Yole：我們經(jīng)過研究分析，看到來自消費類（指紋傳感）和醫(yī)療（手持系統(tǒng)）市場的新應用，令CMUT和PMUT技術都有著光明的市場前景。

MK：目前，Chirp專注于空氣中運行的超聲波ToF傳感器，或消費電子應用的“空氣耦合”超聲波傳感器。雖然我們的傳感器技術可以應用于消費類以外的領域，但我們目前正忙于解決客戶為ToF傳感器找到的現(xiàn)有應用。與此同時，InvenSense正在開發(fā)使用PMUT技術的指紋傳感器，該技術也來自加州大學的同一研究團隊。

Yole：年初Chirp被TDK收購了。在您看來，和TDK的整合對Chirp有何影響？

MK：我們看到了和TDK存在的巨大的協(xié)同效應，因此決定加入TDK，例如，它們的壓電材料和傳統(tǒng)超聲波換能器技術，MEMS傳感器產(chǎn)品線（運動傳感器和麥克風等），以及它們在傳感器融合軟件方面的核心競爭力。并購后，通過整合我們的后端和供應鏈，利用TDK深厚的經(jīng)驗和廣泛的銷售渠道，我們大幅加速了產(chǎn)品的規(guī)模量產(chǎn)。

Chirp壓電超聲波傳感器與鉛筆的對比

Yole：請您介紹一下Chirp壓電MEMS超聲波器件的未來應用。

MK：在我們的產(chǎn)品規(guī)劃路線圖上，將逐步引入感知距離更遠、尺寸更小，片上信號處理能力更強大的新傳感器。我們現(xiàn)在合作的客戶已經(jīng)包括VR/AR、智能家居、智能揚聲器、無人機、機器人以及移動計算設備等。Yole：在您看來超聲波市場未來幾年將如何發(fā)展？MK：我們預計很多紅外ToF傳感器和傳統(tǒng)超聲波傳感器的用戶，未來都會選擇我們的MEMS超聲波ToF傳感器。除了ToF傳感，在超聲波領域還有很多有趣的應用，從空中能感受到的觸覺，到定向揚聲器的參數(shù)音頻。超聲波頻段是不受管制的頻段，目前沒有太多人使用。我們看到很多機會將超聲波頻譜用于新應用。Yole：除了超聲波，Chirp的技術還能用于其它應用嘛？

MK：大體來說，我們是為聲學器件制造壓電MEMS，因此作為基礎技術，它可以用于很多其它聲學應用。不過，在超聲波產(chǎn)品線我們已經(jīng)看到了非常巨大的應用前景，因此我們暫時還沒有足夠的時間和資源去投入其它應用。

Yole：您還有其它為讀者補充的嗎？

MK：Chirp是自InvenSense和SiTime等大約十年前興起的無晶圓MEMS先驅(qū)之后創(chuàng)立的首批“MEMS 2.0”企業(yè)。隨著全球MEMS供應鏈的高度成熟，我們認為現(xiàn)在對于其它MEMS廠商來說時機已經(jīng)成熟，跟隨我們的高效資本模式，將更多的新產(chǎn)品引入市場。