慣性傳感器是一類基于慣性及相關(guān)測(cè)量原理將物體運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置，包括加速度計(jì)、陀螺儀及其組合式傳感器，主要用于檢測(cè)加速、旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)、沖擊、傾斜。慣性傳感技術(shù)多種多樣，以陀螺儀為例，包括機(jī)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(xué)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(jìn)入“小尺寸、低成本、高集成度、多功能、智能化”的新時(shí)代。如今，MEMS慣性傳感器無處不在：從“智能手機(jī)和平板電腦”到“可穿戴設(shè)備和體感游戲機(jī)”，從“工業(yè)控制和振動(dòng)監(jiān)測(cè)”到“無人機(jī)和汽車”，從“航空航天”到“國(guó)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(cè)五類運(yùn)動(dòng)

目前，分立式慣性傳感器市場(chǎng)趨于飽和、價(jià)格不斷侵蝕，而組合式慣性傳感器市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。以博世（Bosch）、意法半導(dǎo)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(jì)與3軸陀螺儀組合為6軸慣性測(cè)量單元（IMU），參考報(bào)告《消費(fèi)類MEMS慣性測(cè)量單元（IMU）產(chǎn)品對(duì)比分析-2022版》；3軸加速度計(jì)+3軸磁力計(jì)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(shì)，例如：采用同一顆ASIC（專用集成電路）處理信號(hào)，并將多個(gè)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(jī)器學(xué)習(xí)）等算法集成，提高產(chǎn)品附加值，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手難以模仿。

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意法半導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)一步整合數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和人工智能算法，為系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）器件注入本地決策，同時(shí)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(qiáng)隱私安全性。ISPU在四個(gè)“P”方面提供了實(shí)質(zhì)性的優(yōu)勢(shì)：功耗（Power Consumption）、封裝（Packaging）、性能（Performance）和價(jià)格（Price），助力各種終端實(shí)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(dòng)識(shí)別和異常檢測(cè)等任務(wù)的準(zhǔn)確性和高效率。

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

高端慣性傳感器涉及眾多應(yīng)用領(lǐng)域，例如：?jiǎn)屋S、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(guó)防。高端組合式慣性傳感器通常嵌入多種算法，以慣性測(cè)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(dǎo)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(jí)）市場(chǎng)超過31億美元，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到45億美元。軍事現(xiàn)代化、國(guó)防“定位、導(dǎo)航和授時(shí)（PNT）”等傳統(tǒng)市場(chǎng)，以及商業(yè)太空應(yīng)用、機(jī)器人技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)/無人駕駛汽車等新興市場(chǎng)推動(dòng)高端慣性系統(tǒng)市場(chǎng)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(chǎng)（來源：Yole）

高端慣性傳感器應(yīng)用領(lǐng)域分散，但市場(chǎng)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(chǎng)和應(yīng)用，難以與巨頭正面交鋒。盡管競(jìng)爭(zhēng)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(tuán)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(tuán)。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(xué)陀螺儀。

為了把握慣性傳感器產(chǎn)業(yè)及技術(shù)趨勢(shì)，滿足廣大從業(yè)人員對(duì)知識(shí)的渴求，麥姆斯咨詢特開設(shè)本次培訓(xùn)課程，邀請(qǐng)著名高校與研究院所的專家和學(xué)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(jì)技術(shù)詳解；（4）基于加速度計(jì)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷；（5）雙質(zhì)量線振動(dòng)（音叉式）MEMS陀螺儀；（6）高精度固體波動(dòng)（環(huán)形）MEMS陀螺儀；（7）基于聲光效應(yīng)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(jì)及應(yīng)用；（11）MEMS慣性傳感器可靠性分析。

編輯：黃飛

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