智能手機是MEMS廠商最早攻入的市場，但近些年隨著眾多廠商的涌入導(dǎo)致競爭加劇、利潤攤薄，智能手機市場已然成為紅海市場。不過，環(huán)境傳感器在智能手機等消費電子的應(yīng)用才剛剛起步，將打開傳感器在消費電子市場的新局面。

博世（Bosch）亞太區(qū)總裁Leopold Beer指出，消費類MEMS在2017年面臨三大挑戰(zhàn)：一是作為MEMS最大應(yīng)用市場的智能手機，目前增長已進入停滯階段，但競爭依然激烈，因看到龐大的智能手機基數(shù)，仍有不少廠商涌入；二是新型應(yīng)用領(lǐng)域推出緩慢，如可穿戴式產(chǎn)品，出貨量較小且高度分散，MEMS廠商想要在穿戴式領(lǐng)域投入創(chuàng)新和應(yīng)用開發(fā)，需要消耗很大的研發(fā)資源；三是客戶對這種創(chuàng)新應(yīng)用的接受度并不高，企業(yè)要面對很大的不確定性，包括整個市場的不確定性、技術(shù)不成熟與技術(shù)風(fēng)險等。

而在應(yīng)對策略上，集成化可能是一條出路。Leopold Beer表示，如今廠商不再是扮演最基礎(chǔ)的元器件供應(yīng)商，而是整合傳感器、DSP、微控制器等，并結(jié)合自己投入研發(fā)的軟件算法與應(yīng)用算法，最終呈現(xiàn)出一個解決方案，這是一種商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，也是應(yīng)對挑戰(zhàn)的方法之一。

相對應(yīng)的，盛思銳最新推出的針對智能手機／可穿戴的氣體傳感器SGP也是在一個單芯片上集成傳感器、傳感控制、Memory和ADC等電子處理電路，可以把產(chǎn)品尺寸做得非常小。同時，采用了先進的DFN封裝，整體體積僅為2．45x2．45x0．9mm，增加了其在智能手機等移動設(shè)備上使用的可能性。

事實上，關(guān)于傳感器的“集成”化，主要體現(xiàn)在兩個層面：一個層面是使用MEMS工藝將傳感器＋MCU＋DSP進行單芯片集成；二是將多個傳感器通過SiP封裝的“模塊”集成。上述博世和盛思銳這種“集成”屬于第一個層面的集成，它在體積、功耗上會有很大的縮減。

而除了上述將DSP、微控制器整合進傳感器之外，博世的多合一環(huán)境傳感器體現(xiàn)了第二個層面的“集成”。Leopold Beer稱，Bosch的BME680不再僅僅是簡單的溫度、濕度等單一傳感器，而是融多功能于一體的集成環(huán)境單元，它整合了氣壓、環(huán)境溫度、相對濕度和空氣中VOC氣體含量的首款四合一傳感器，而且是將這些傳感器整合到3毫米×3毫米的封裝中。另外，作為解決方案提供商，Bosch已不再只提供元器件，還為客戶提供合適的應(yīng)用場景，以幫助客戶找到用戶端應(yīng)用的思路。

麥姆斯咨詢CEO王懿也表示，博世的多種環(huán)境檢測“集成”傳感器BME680是在其BME280環(huán)境傳感器基礎(chǔ)上的演進，增加了VOC氣體傳感功能。該傳感器采用系統(tǒng)級封裝（SiP），在一個帶金屬蓋的8引腳LGA封裝（3．0mm x 3．0mm x 0．95mm）中集成了溫度、濕度、氣壓和VOC氣體傳感功能，其內(nèi)部共有兩顆MEMS芯片和一顆ASIC芯片，這與此前的BME280內(nèi)部的芯片數(shù)量相同，但功能更多。

在談到組合傳感器受到諸多公司的青睞時，盛思銳李錦華表示公司也將會推出多種不同的復(fù)合型傳感器，以PM2．5和CO2相結(jié)合的傳感器為例，盡管目前尺寸較大，但由于溫濕度傳感器和氣體檢測傳感器尺寸相對較小，將其集成到一個模塊上是容易實現(xiàn)的。雖然從技術(shù)上來說，將PM2．5和CO2復(fù)合型傳感器與其他傳感器集成到單芯片尚有難度，但盛思銳已經(jīng)在向這個目標奮力前進。

組合傳感器趨勢解決了環(huán)境傳感器在消費電子使用中要求的“小體積”和“多功能”問題，不過目前組合傳感器也面臨一些成本壓力和技術(shù)門檻，因為不同于其他類型的傳感器特性，環(huán)境類傳感器會受到周邊溫濕度、干擾氣體的影響，甚至在氣體濃度超標的情況下發(fā)生“中毒”而失效。

煒盛環(huán)保事業(yè)部副總經(jīng)理王追表示，不管是單傳感器還是多傳感器集成，目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計及封裝方面應(yīng)該都不存在太大難度，更多的難點在于，如何在MEMS工藝下保證傳感器的性能。MEMS式氣體傳感器以化學(xué)型傳感器為主，往往會受到溫度、濕度或干擾氣體等環(huán)境因素的影響，如何在MEMS工藝下達到或超過傳統(tǒng)氣體傳感器的性能水平對于各廠家都是一個挑戰(zhàn)。

“針對這種挑戰(zhàn)，需要各傳感器廠家在傳感器敏感材料方面進行深入研究，同時也需要市場的引導(dǎo)，讓各傳感器廠家有足夠的動力投入相關(guān)資源。相對而言，煒盛在MEMS氣體傳感器方面研究較早，在MEMS式氣體傳感器性能方面達到了國際先進水平，可提供TVOC、酒精、燃氣、一氧化碳等多種MEMS式傳感器及模組。”王追強調(diào)說。

而在成本方面，WooFaa總經(jīng)理周錦富坦言，一個集成了不同環(huán)境參數(shù)的傳感器，可以在應(yīng)用的過程中令客戶有更大的發(fā)展空間，但成本也是需要考量的問題。比如，香港太古集團準備在太古廣場部署建筑物環(huán)境監(jiān)察系統(tǒng)，就要求產(chǎn)品能采集商場內(nèi)不同區(qū)域的溫濕度、二氧化碳濃度及PM2．5等。對企業(yè)來說，在額定的項目預(yù)算中，要集成多種傳感器有一定難度，因此在太古集團招標的所有項目中，只有10％的傳感器能同時檢測 PM2．5，因此，如何達到成本與多個應(yīng)用的平衡，是廠商必須深思的課題。

“我們?yōu)檫@個項目提供的正是集成式的傳感器，除了基本參數(shù)，每個傳感器都有PM2．5檢測功能，還能夠同時檢測PM10。PM10是香港環(huán)保署要求監(jiān)察的參數(shù)，現(xiàn)在太古廣場，除了可以在成本不變的情況下，全面監(jiān)察PM2．5的分布，還可以因應(yīng)需要與香港環(huán)保署的數(shù)據(jù)要求作出更精準的對接。”周錦富說。

“我們還為香港一間專業(yè)錄音室布置了一套智能新風(fēng)系統(tǒng)。因為這個場地有10多間獨立房間，用傳統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)布置會比較昂貴，所以我們把整體場地分成三個區(qū)域，用兩個集成式無線室內(nèi)空氣傳感器，用不同的空氣質(zhì)素參數(shù)，控制不同的管道加壓機。當(dāng)在某個區(qū)域有污染物（PM2．5、CO2） 被偵測到過量的時候，該污染區(qū)會被控制成空氣負壓，其他兩個區(qū)域就會變成空氣正壓防止污染物擴散，這樣的新風(fēng)系統(tǒng)就可以用最短時間，將污染物移走及稀柝。”周錦富補充表示。

將不同的環(huán)境傳感器封裝在一起，它們之間是否會存在一些干擾？周錦富強調(diào)，不同環(huán)境參數(shù)的傳感器，很少會互相干擾，但它們會共同地會被濕度及溫度影響。傳感器的穩(wěn)定性和壽命，受應(yīng)用環(huán)境的影響遠遠大于傳感器自身的設(shè)計。

在未來的消費市場上，組合傳感器與單一傳感器將如何共存？王懿告訴記者，環(huán)境傳感器采用SoC還是SiP取決于傳感器芯片工藝和感測原理，正如上面所述，博世BME680采用了一種新型的濕度傳感技術(shù)，從而將溫度、濕度和氣壓三種傳感功能集成于一顆MEMS芯片，而氣體傳感功能采用另一顆MEMS芯片實現(xiàn)，因此整體采用SiP封裝。

王追認為，隨著市場的需求和技術(shù)的發(fā)展，MEMS氣體傳感器一定是發(fā)展的必然趨勢。短期內(nèi)，多氣體集成傳感器的成本還難以滿足消費類電子的需求，單一傳感器會是一個過渡。相信隨著技術(shù)的發(fā)展及成本的下降，消費類電子對多氣體傳感器模組的需求會有爆發(fā)式增長。

總的來看，隨著眾廠商的涌入與充分的市場競爭，以智能手機為代表的消費類電子市場，已經(jīng)成為加速度計、陀螺儀等MEMS的紅海市場，然而環(huán)境傳感器作為新的功能需求有望打開消費電子應(yīng)用的新局面。在集成化方面，組合環(huán)境傳感器可以滿足消費電子“小體積”和用戶“多功能”的需求，不過在當(dāng)前市場爆發(fā)之前成本的控制以及技術(shù)上的挑戰(zhàn)，依然是廠商必須突破的難點。

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