Consideration of ST's positioning and development for MEMS Sensors
作者/迎九 《电子产品世界》修改
不久前，意法半导体（ST）模仿、MEMS及传感器事业部副总裁 、MEMS传感器产品部总经理 AndreaONETTI，及ST大中华暨南亚区模仿及MEMS产品部商场总监吴卫东，向《电子产品世界》等媒体介绍了其传感器的商场定位及研制理念。
1 个人电子商场的传感器方向
个人电子商场是MEMS的抢手范畴，ST正把人工智能（AI）和传感器交融运用进来。
1.1 人工智能可完成智能感知和低功耗
1.1.1智能感知
传感器开始是感知数据，现在现已能够预知下一步，或许把数据收集回来后，上报的数据越来越准确。在结构上，根本传感器的功用各厂家都有，即：经过数字处理进行滤波、温度补偿到达更好的数据。再下一步，能够看到机器学习的功用参加，能够把本来需求在处理器里做的一些使命，在传感器本体上就能够去完成，乃至其他传感器也能够接入进来做一些交融功用。
例如，现在人们跑步或许做其他运动，需求在智能手表上发动相应的方式，挑选是跑步、竞走或是游水。而把AI功用做进来往后，就不必挑选运动方式了，由于经过AI、机器学习方式的算法，会知道用户正处于的状况，例如会知道手表、手机是放在桌子上仍是在口袋里，乃至是放在上衣的左面仍是右边⋯⋯。这是由于有许多数据模型，数据经过处理后，就能够判别出用户的姿势。
所以，未来的智能化传感器将有必定的数据处理和判别功用，然后能够把在处理器里做的100%的工作量降为20%~30%。
1.1.2 从低功耗传感器到低功耗体系
当然，这一切智能的完成，前概要确保数据质量高、功耗满意低、产品尺度满意小，这样终端产品才或许接受得起。
ST的LSM6DSOX是典型的从低功耗传感器到低功耗体系的事例。如图1，该产品是带有机器学习内核的低功耗惯性丈量单元，双模高功能功耗0.55 mA，传感器硬件运转机器学习算法节能10到1000倍（相关于运用处理器办法）。其精简体系的概念根据两个干流内核：①可装备的功耗方式和高速通讯接口，②灵敏的硬件运转精细算法解决计划。
1.2 怎样完成低功耗
现在许多厂家推重电子设备的功用多、待机时刻长。传感器就成为了去完成许多功用、一同又确保功耗低的一个必备产品。为了完成低功耗，需求有几个环节。
首要，MEMS是半导体产品，它和传统数字电路不同，里边具有模仿结构，是三维产品。由于MEMS是空间结构，一大应战是在这样的结构里不能有杂质和颗粒，越整齐越好，这样的制作才干就决议了它的精度。
ST在这方面很有经历，也有很好的制作才干。
第二，ST在模仿电子部分也是相得益彰的，能够有更少的鼓励给机械结构，因而全体功耗会更低。由于MEMS机械结构是有移动的，需求有鼓励给它，要有必定的运算才干。
第三，智能和算法是怎样完成的？根本传感器的作用是拿到数据，经过I 2 C或许其他接口传给主控（即处理器），主控再去运转。假定要完成一个计步器，需求有一个主控在一向核算数据，这产生了功耗。ST能够做到把这一段软件算法的代码优化并固化到芯片里，这种固化的概念是用硬件的办法完成软件功用（注：在半导体制程中，这是很常用的办法）。但由于把软件部分变成了硬件，所以必定要确保精度，在这方面，ST现已有很好的技能能够完成。
1.3 传感器交融的新事例：完成无线耳机的噪音消除
2019年无线耳机商场很火爆。一般无线耳机里会有一个加速度传感器，这样你用手敲它，就能够做一些功用操控。更进一步，经过麦克风和加速度传感器的交融，能够使耳机分辨出用户的声响，滤除周边的杂音。
ST已开宣布这种加速度传感器（如图2），能够检测骨振荡，由此能够知道是否是用户在说话。因而，不管用户是在地铁里仍是大街上、房间里，对方听到的都是相同明晰的声响。
那么，许多公司直接用软件算法就能够完成布景噪音消除，ST的加速度传感器办法有何优势？的确，用纯软件也能够完成噪音消除，可是在无线耳机这个运用场景下，要考虑一种折中计划，以取舍功耗。假如用软件做，同类产品的质量暂时不管，但功耗上必定有很大不同。例如本事例，需求骨传导传感器协作麦克风，它们是两个不相同的硬件。从体系来讲，仍是要用必定的算法去交融这两种传感器，才干得到更好地作用，以大大下降核算的功耗，一同提高了语音的辨认度。
立异带动了加速度传感器的运用商场。由于加速度传感器在曩昔几年现已到达相对饱满的商场状况，一年全球需求量约15亿颗，但2018年由于有了这样的产品，增加了三四亿颗的需求量。
实际上，这仅仅消费电子中一个交融的事例，还能够找到更多不同传感器间协作运用的事例。在工业类、轿车电子类中，不同的传感器把声学、光学、运动等交融在一同，也能够到达立异型的开发。
1.4 智能传感器在边际智能的开展方向
ST的智能传感器规划，未来挑选的是软件界说芯片的道路，仍是以“通用芯片+软件”去满意不同的商场需求？
用一个词来解说智能传感器便是“便利性”。智能传感器的根本功用仍是传感器，今日智能的完成，从整个体系来看，在ST做归纳评价和折中时，把一些部分移到传感器里，这样既能够去维系传感器本来该做的工作，一同又能下降一些核算量，以便下降体系功耗。
那么，会不会把智能悉数集成进来？在ST看来，技能层面或许是封装改换一下，但不必定经济，由于通用性、便利性并不能表现出来。相同，就像上述的计步器功用，假如把这些算法经过硬件制程完成之后，除了传感器外还有一些猜测功用等，其实在整个体系里会更好。
别的，还要考虑到出产。假如仍是在干流产品的基础上改动的话，这是一个提高。但不是出产一个全新的、外在进来的产品。
2 消费、轿车和工业用传感器的异同
2.1 消费、轿车和工业用传感器的不同之处
Andrea ONETTI领会最深的是：各个商场、客户正交融到ST，一同，这些商场、客户的需求也在交融。
关于消费类，曾经关于质量的需求没有像工业类和轿车类那样要求高，但现在现已提高，有许多客户提出的标语是没有质量就没有生意。客户需求产品有十分短的开发周期、十分短的时刻告诉批量供货下，还有一个需求：即便一个月内量产，供给的产品也要有十分高的质量确保和时效确保。
轿车类对质量的需求毋庸置疑，没有任何扣头。除此之外，跟着轿车电气化，轿车变得愈加消费化，例如你家里一切电子产品的功用都能够在轿车上得到表现。别的一个需求是生命周期，跟着往后无人驾驭和同享轿车的完成，轿车运用的频率必定比传统轿车高许多。例如驾驭路程方面，现在一辆车两年时刻就可到达本来轿车驾驭十年的间隔。
工业类产品，由于它的生命周期和时效更长一些，所以，除了产品标准，它关于产品生命周期的要求没有打任何扣头，乃至这一需求或许会更长一点，从本来的十年、十五年乃至更长到二十年。
因而，以ST的经历归纳来看，传感器从消费类拓宽到工业类、轿车类，关于产品精度提高的需求毋庸置疑，别的从对产品生命周期和质量确保来看，各个商场都维系了高要求。
2.2 传感器交融，仍是传感器数据的交融？
轿车和工业上的定位是传感器交融，可是在消费电子中的定位是传感器数据交融，是这样吗？
实际上，工业绝比照消费类更杂乱。以电动车引擎检测为例，一个完好的体系应该有许多传感器，假如每个传感器都是独自报数据的话，数据量会很大，所以，最好的交融办法是各个传感器都供给很高质量的数据，然后在本地做交融，最终再上传。
而关于消费类电子， Andrea ONETTI的了解是交融就在传感器里做了。
因而首要区别是架构。由于在传感器中做，就出资回报率来看，或许在消费类里是够经济的，但到了工业类中，若在单一传感器上把其他传感器来做交融，必定程度上其灵敏性是下降的，所带来的价值并不必定高。
但交融若在体系级，这必定是很重要的。
2.3 与友商的竞合
比较友商，例如博世和霍尼韦尔，ST的优势在哪里？
Andrea ONETTI称，ST的同行和竞赛对手能够分为两类：一类是博世等公司，和ST专心的范畴十分挨近，区别是博世是从轿车发家，ST从消费发家，现在两家越来越挨近。
优势方面，值得一提的是ST的校对才干更友爱。别的，ST是IDM（集成器材制作商），有才干开发技能和整个制程，因而在产能、精度和本钱方面能够做到进一步提高（笔者注：博世也是IDM）。
另一类是霍尼韦尔等传统的工业类传感器公司，这些传感器的表现首要是模块的方式，数量较小，开发周期会较长一些。
实际上，工业和消费类的体量相差十分悬殊。但传感器在消费类商场的功能标准越来越高，因而与工业比较，在功能和需求方面距离在缩小。ST有发家于消费类这样一种先天条件，假如商场上有好的工业时机的话，能够到工业类去测验。
当然，ST有协作伙伴的理念。其实在工业和轿车部分，与同行的协作是多于竞赛的，也不扫除和同行有更多的协作，一同把商场做得更好。
3 电子烟商场的时机
电子烟是传感器运用的抢手商场之一，这个商场未来远景怎样？
在这方面ST和客户触摸许多，所以有许多数据。首要，信任有一些政治要素存在，这是毋庸置疑的。第二，健康危险，自身抽烟对健康有害，不管是抽哪种烟。
但从技能方面看，电子烟并不是一种新鲜事物，现已有许多年了，有的公司还十分强壮。但电子烟也在不断改进中，例如从吸烟者反应来看，传统电子烟开释尼古丁比较平稳；但假如去抽传统卷烟，前两口提取到的尼古丁是指数提高，然后再缓慢下降。现在从技能层面看，有些美国公司现已做出来仿真程度很高的电子烟。稀有据标明，2018年美国约有10%以上的烟民转到了电子烟，由于新式电子烟使吸烟者在头两口就有和吸传统烟相同的尼古丁摄取量。
因而能够看到的是，这的确和各个国家的方针有关。有的是作为法令来明令的；还有一点这和医疗保障体系有关，有的国家觉得这是对医疗保障体系额定的担负。归纳来看，美国的开展趋势杰出，欧洲在2018年是敞开的。所以，从技能层面去判别，现在的电子烟和传统卷烟至少在尼古丁摄取量的曲线上现已十分挨近。可是电子烟商场的后续开展，技能不是仅有的要素，还有方针和其他许多要素在里边。这会影响到不同区域和国家不相同的开展趋势。
再弥补两点：一是朴实从技能视点来讲，由于这是电子烟，是把液体气化往后吸进去，这样的原理在医疗中也有相同的运用类型，由于服药或吸一些东西，能够经过这样的技能来完成。二是跟工业有关，传统烟草公司都在收买或许是投入，像出产万宝路的烟草公司现已注资30%的股份到美国最大的一家电子烟公司。所以，后续首要是看未来方针怎样引导电子烟商场。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第5期第26页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
