行業人士表示，MEMS產業未來智能化、微型化、集成化的趨勢越來越明顯。意法半導體（英文簡稱：ST）從2006年率先在200毫米（8英寸）晶圓上量產MEMS傳感器至今，其MEMS經過不斷的發展，現在已經進化到了第三代。在2022年11月中旬的慕尼黑華南展現場，筆者對意法半導體亞太區模擬、MEMS和傳感器產品部技術市場經理董愷進行了專訪，同時深入地了解了意法半導體的產品和技術。 ? 根據Yole研究預測，全球MEMS市場規模到2026年將增長至182億美元，年復合增長率為7.2%。意法半導體（ST）作為全球MEMS技術的領先者，很早就開始了MEMS傳感器的研發和生產，其在全球MEMS市場中位列前五，份額超過5%。 行業人士表示，MEMS產業未來智能化、微型化、集成化的趨勢越來越明顯。意法半導體從2006年率先在200毫米晶圓上量產MEMS傳感器至今，其MEMS經過不斷的發展，現在已經進化到了第三代。 在2022年11月中旬的慕尼黑華南展現場，筆者對意法半導體亞太區模擬、MEMS和傳感器產品部技術市場經理董愷進行了專訪，同時深入地了解了意法半導體的產品和技術。

意法半導體MEMS傳感器的發展方向與領域

在現場，董愷簡要介紹了關于MEMS傳感器產品的歷史起源：早期，MEMS技術應用于汽車以及打印等行業，主要產品有傳感器和執行器。此外，MEMS主要用在汽車上的安全氣囊，在碰撞時通過監測加速度決定是否打開安全氣囊。在執行器方面，需要配合打印機產品做噴墨打印，因此用MEMS產品做微流控，來控制液體顆粒的大小，將文字打印在紙張上。這也是MEMS技術衍生的兩個技術產品：一個是傳感器，一個是執行器。 此外，他還介紹了意法半導體的主力MEMS產品起源于消費類電子，借助手機行業的大發展，意法半導體在傳感器發展的第二波浪潮中獲得了很好的表現。目前，MEMS的第三波浪潮，主要是汽車電動化，工業4.0、智能工業等領域，這也是意法半導體傳感器在下一階段瞄準的市場目標。同時，包括消費類產品中針對智能眼鏡的MEMS微鏡投射方案，以及眼鏡上的顯示屏，這些都是未來的幾個發展方向。 意法半導體第三代傳感器的優勢特點與應用領域 在2022年，意法半導體發布了第三代MEMS傳感器，它支持一個ISPU功能，也叫做智能傳感器處理單元。這款產品可以滿足市場上低功耗、快速響應的需求，同時在傳感器內部增加了更加智能化的一個DSP，可以將傳感器數據在傳感器內部做一些預處理。針對這種方式，在DSP上可以直接訪問傳感器，避免了用MCU訪問需要I2C總線的傳統方式。這樣帶來的好處是功耗更低，響應速度更快。再加上一點是客戶可以將他原來在MCU上做好的算法直接移植到DSP里處理，用來實現在工業界環境中電池類應用低功耗、長時間工作的需求，這是第三代智能傳感器的基本狀況。

意法半導體將智能處理從“on the edge”轉向“in the edge”
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智能傳感器處理單元（ISPU）框圖

同時，意法半導體的第三代傳感器中有一個DSP的內核支持BNN的模塊，支持邊緣計算等功能。客戶可以將原來在MCU上做好的算法直接移植到DSP中進行處理，用來實現在工業界環境中電池類應用低功耗、長時間工作的需求。這是意法半導體第三代智能傳感器的核心技術及原理。

筆者了解到，目前已經有一些頂級的工業行業客戶在使用意法半導體第三代傳感器。而其中的主要用途之一，是用于工業設備的預測性維護。預測性維護應用也是意法半導體第三代傳感器與智能工業發展需求契合的地方之一，也是其優勢領域。 最大的優勢之一：工業設備的預測性維護 工業設備，需要運維定期檢測設備運行狀況，這種傳統運維主要是通過檢測電壓電流的方式，而針對機械結構的損傷，行業中以往沒有也沒辦法做到太多的關注。意法半導體第三代傳感器帶來的優勢之一就是可以在工業設備最末端機械結構的狀態運行上做監測。

什么是預測性維護？

? ? 預測性維護，可以理解為人的體檢，人們在做體檢時，希望檢查可能的疾病，從而在初期發現、預防，讓人處于健康狀態。工業設備因為要做長時間的連續運行，也會遇到同樣的問題。 預測性維護，就是針對在生產線上或者工業設備運行過程中可能遇到的一些問題，用主動監測的方式早發現、早解決，避免產生更大的損失。 ?“意法半導體第三代傳感器帶來的價值之一就是在這種機械設備結構，比如齒輪，機械結構懸臂等方面監測是否有異常情況，出現異常時，智能傳感器處理單元ISPU就會把數據處理的部分發送到傳感器端，實現更智能化、更實時的響應，同時還能夠以低功耗化狀態監測運行。”董愷對此特別強調。 聚焦工業領域 目前，智能手機等消費類MEMS市場已經充分應用，而隨著智能制造，工業4.0不斷深入，未來MEMS傳感器的市場方面，將主要是針對工業4.0，除了上面的預測性維護、工業設備健康監測外，智能建筑、智能安裝，橋梁、古舊建筑以及高層建筑，都需要監測其健康狀態。通過介紹，筆者了解到，意法半導體也在用MEMS傳感器深入這些領域，并且已經成功應用于水壩邊坡橋梁的建筑結構中，這是一個針對工業的重要方向之一。 另一個應用方向是汽車電動化。在傳統的電動汽車中，應用到傳感器的部分主要是安全相關的安全氣囊、ESP、ESC等。隨著汽車的電動化，現在已經形成了一個新的概念：智能座艙。智能座艙不僅涉及到高精度導航，還有像汽車內部的降噪，汽車智能底盤等。 在這三大工業領域，MEMS傳感器在未來會有一個很大的增長趨勢。

下一代消費領域：意法半導體MEMS傳感器在智能眼鏡中的作用

盡管目前MEMS傳感器在消費類市場上已經有很大的占有率，但在可能成為未來新的下一代智能終端：智能眼鏡方面，MEMS傳感器的作用將會越來越重要。 意法半導體的MEMS產品在智能眼鏡上的應用方向，主要是兩個方面。

第一個方面是傳感器，主要作用于感知人的頭部動作以及在空間上的方向。其實在這方面意法半導體已經有比較成熟的應用，譬如在耳機上就已經有成熟的空間音效，未來配合智能眼鏡，可以再追蹤頭部的動作，或者實現人和眼鏡的交互應用，這是MEMS傳感器在這類產品和市場的方向。

第二個方面是執行器，意法半導體主要專注于近眼顯示功能。現階段的智能眼鏡產品，由于尺寸的限制，依然是作為關鍵信息的分享，沒辦法做太多的娛樂性項目，僅僅偏向于一些實際應用，譬如作為手機屏幕的拓展，來電提醒，短消息文字顯示等簡單的內容交互。在未來，在實際生活場景中，智能眼鏡可以幫助用戶做導航應用的輔助，譬如樓宇等建筑物的識別、交通引導及辨別，甚至各種身份驗證等都會直接在智能眼鏡上實現。 特色產品 在這次慕尼黑華南展現場，筆者注意到意法半導體的幾款特色的傳感器應用產品，分別是智能呼吸口罩、可用于魔術骰子的姿態識別加速度計、智能窗簾機器人、陀螺轉角儀以及熱釋電傳感器TMOS。

智能口罩 ? ?

這是一個內置氣壓傳感器的智能口罩，用來監測有呼吸系統疾病的病人，監測其呼吸頻率，可以與手機連接，如果發現呼吸急促，或者頻率變慢，就會通過手機報告給醫生或者家人，這款產品比較新，目前還屬于消費級的產品，已經有終端廠商在做醫療方面的認證。 同時，它還可以做得更小一點，更易于佩戴。

姿態識別加速度計 ? ?

魔術骰子

上面是內置姿態識別加速度計的魔術骰子，這是一套典型的IoT產品，可以監測骰子每一面的方向，在骰子里面有藍牙模塊，可以把數據傳到接收端（如上圖下方的顯示模塊），里面有電池，還可以進行無線充電。這是給魔術師開發的道具，可以做心靈預測，同時可以與VR眼鏡結合起來，在眼鏡上顯示，從而做得更加隱蔽。 當然，這只是姿態識別加速度計在魔術方面的應用，由于其小型化，并內置了藍牙、電池以及無線充電等模塊，同樣可以用在其他消費類或者工業領域中。 智能窗簾機器人 ? ?

智能窗簾機器人不是簡單的電機驅動，它里面內置了加速度計，只需要輕輕拉一下窗簾給它一點勢能，機器人就知道需要往哪個方向拉，內置模塊就會驅動電機往對應的方向自動拉動窗簾。當然，這個智能窗簾機器人可以與手機連接，通過遠程或者時間計劃控制窗簾的動作。 陀螺轉角儀 ? ?

上圖中的藍盒中內置了一個陀螺轉角儀，平板顯示系統是一個開發套件，其中實際上是做了一個虛擬的骰子，但這個比骰子更精確，可以根據陀螺轉角儀傳感器的數據動態計算得出當前轉動的精確角度。

熱釋電人數傳感器TMOS ? ?

TMOS人數檢測傳感器

利用意法半導體TMOS產品根據熱釋電原理制作的人數檢測儀可以在公園、廣場、車站等人口聚集的地方統計人數。 上面這些只是意法半導體展示的部分特色傳感器應用產品，基于意法半導體第三代傳感器優秀的設計和強大的功能，它們還可以應用在更多的消費或工業領域。此外，這次意法半導體展覽還展出了更多汽車電子、新能源等領域的眾多優秀產品。

編輯：黃飛

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