相較于過去,行動(dòng)電話、媒體播放器及汽車等設(shè)備能提供消費(fèi)者更多娛樂、生產(chǎn)力、知識(shí)與通訊功能。目前電子產(chǎn)品的感測(cè)器已經(jīng)成為一項(xiàng)重要且普及的關(guān)鍵元件,而更精準(zhǔn)、精確以及更可靠的先進(jìn)感測(cè)器功能,正是半導(dǎo)體元件廠商可大展身手之處。事實(shí)上,在電子元件產(chǎn)業(yè)中,高效能感測(cè)器系處于快速成長(zhǎng)的市場(chǎng),以下將就總體市場(chǎng)趨勢(shì)及半導(dǎo)體感測(cè)器規(guī)格與其介面技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析。
電子感測(cè)器打造智慧生活
現(xiàn)今推動(dòng)先進(jìn)感測(cè)器使用率成長(zhǎng)的重要趨勢(shì)有三,首先,行動(dòng)裝置須能夠更精準(zhǔn)感知使用者所處的環(huán)境,如此這些裝置才能發(fā)揮更適切的功能。此外,感測(cè)器需更快速、效能更強(qiáng)大的處理器,以處理更多感測(cè)輸入訊號(hào)細(xì)節(jié)。最后,拜元件微型化之賜,即使行動(dòng)裝置外形尺寸縮小,仍可以容納更多的感測(cè)裝置。
市場(chǎng)研究顯示,使用者期望行動(dòng)裝置能夠準(zhǔn)確地感測(cè)到環(huán)境變化,并且針對(duì)這些資訊輸入訊號(hào)進(jìn)行智慧化回應(yīng)。先前消費(fèi)者大多聚焦于行動(dòng)裝置數(shù)位內(nèi)容及處理器規(guī)格,很容易忘記周遭的真實(shí)世界其實(shí)是類比環(huán)境,這是一個(gè)先進(jìn)類比感測(cè)器與感測(cè)器介面可發(fā)揮功能的領(lǐng)域。
舉例而言,手機(jī)會(huì)感測(cè)到使用者試著要在強(qiáng)光下觀看螢?zāi)唬谑俏災(zāi)涣炼葧?huì)自動(dòng)增加,讓顯示內(nèi)容比較容易被看清楚。同樣地,當(dāng)使用者在黑暗的房間中使用電話時(shí),螢?zāi)涣炼染蜁?huì)降低,以便節(jié)省電力,這正是環(huán)境光線感測(cè)的適光性功能,這與人類所做的非線性回應(yīng)相同。
同樣的,汽車感測(cè)器可提高駕駛者與乘客的舒適度、安全性和旅游經(jīng)驗(yàn)。停車感測(cè)器、座椅壓力感測(cè)器,以及可以自動(dòng)啟動(dòng)駕駛燈的光線感測(cè)器等,都已是普及度極高的產(chǎn)品。現(xiàn)今汽車已可以感測(cè)車輛是否偏離所屬車道,或是當(dāng)車輛和前方車輛距離太過接近時(shí),比駕駛更迅速反應(yīng)、啟動(dòng)自動(dòng)煞車。
電子感測(cè)器也被應(yīng)用于駕駛所看不到的地方,例如,新一代汽車在煞車踏板與煞車間、或方向盤與前軸間,將不再采用機(jī)械式連結(jié)。相反的,電子式角度感測(cè)器將會(huì)在開車過程中量測(cè)踏板的位置或方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng),然后將這些位置資料回饋給煞車或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子控制單元(ECU),該設(shè)計(jì)將提供車輛更高的可靠性、較低的重量、更低的功耗且更容易組裝。
?
應(yīng)用范疇擴(kuò)大 感測(cè)器出貨量看漲
在個(gè)人健康和健身領(lǐng)域,過去僅限于醫(yī)院設(shè)備的心跳監(jiān)控、呼吸頻率、血壓、血糖和血氧量量測(cè),現(xiàn)在已延伸應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)、個(gè)人健身和居家領(lǐng)域。此外,在照明應(yīng)用中,新類型的認(rèn)知光線感測(cè)器可以模擬人眼對(duì)光線的反應(yīng),而毋須考慮紫外線和紅外線等非可見光。這些感測(cè)器可提供3~220,000流明(lm)的動(dòng)態(tài)范圍和一個(gè)數(shù)位內(nèi)部整合電路(I2C)接口,在商業(yè)照明上可被用于啟動(dòng)「日光采集」功能,也就是說,燈泡能因環(huán)境變化準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)照明設(shè)備亮度。
另一方面,準(zhǔn)確的色彩感測(cè)器可以調(diào)整個(gè)人電腦(PC)或是電視螢?zāi)坏念伾匝a(bǔ)償環(huán)境照明情況,無論周遭環(huán)境變化,皆能產(chǎn)生鮮明生動(dòng)的色彩。在所有應(yīng)用中,半導(dǎo)體感測(cè)器和感測(cè)器介面在精密度、準(zhǔn)確度和線性度方面的提升,正是讓使用者能更有效率使用電子產(chǎn)品的關(guān)鍵。
事實(shí)上,高解析度先進(jìn)感測(cè)器的需求正在增加中,這類感應(yīng)器如磁性旋轉(zhuǎn)編碼器,可以檢測(cè)小到0.02度的角度變化;而其他應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)編碼器則可以測(cè)量轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到每分鐘八萬兩千轉(zhuǎn)。拜摩爾定律(Moore‘s Law)所賜,處理器等邏輯元件的效能不斷提升,電晶體成本(Cost-per-transistor)則不斷下降。
對(duì)于高效能類比元件制造商而言,這是一個(gè)良性循環(huán)--由于類比積體電路(IC)訊號(hào)處理需求增加,帶動(dòng)處理器能力不斷地提升,例如在馬達(dá)控制系統(tǒng)中,高效能處理器針對(duì)角度測(cè)量進(jìn)行精確處理后,可使定子電流得到更精細(xì)的調(diào)節(jié),進(jìn)而將轉(zhuǎn)子行程上每一點(diǎn)的扭力加以最大化,讓最新一代的電子馬達(dá)可以提供電動(dòng)車平順的動(dòng)力,并提升整體車輛可靠度。
微型化是促成先進(jìn)感測(cè)器應(yīng)用不斷成長(zhǎng)的第三大趨勢(shì),也可以說是電子產(chǎn)業(yè)的奇跡。這種趨勢(shì)在數(shù)位領(lǐng)域最為明顯,微型化促進(jìn)訊號(hào)處理電路的成長(zhǎng)速度和能力。如今擁有四核或八核處理器比10年前所使用的單核心處理器占用更小的空間。電子產(chǎn)品每平方毫米(mm2)電晶體的數(shù)量每2年就會(huì)增加一倍的摩爾定律,已經(jīng)在晶圓制程不斷改進(jìn)下得到驗(yàn)證。
以行動(dòng)電話為例,一般而言,手機(jī)使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng),該元件可較傳統(tǒng)的電容式麥克風(fēng)(ECM)提供更好和更強(qiáng)大的效能。MEMS麥克風(fēng)需要一個(gè)高靈敏和線性感測(cè)器介面,做為微機(jī)電感測(cè)器輸出電壓和訊號(hào)處理電路輸入電壓間的橋梁。業(yè)者從第一代的麥克風(fēng)封裝到目前的第五代元件,已將感測(cè)器介面線路的晶片尺寸降低80%,且始終使用0.35微米(μm)制程制造。
單顆元件占位空間減少代表行動(dòng)電話制造商可以在產(chǎn)品中容納更多元件,所以,現(xiàn)今最先進(jìn)的行動(dòng)電話會(huì)納入兩個(gè)或是三個(gè)麥克風(fēng),以分別感測(cè)周遭環(huán)境的噪音與說話者的聲音,從而濾掉環(huán)境噪音,讓通話雙方可更清楚聽到彼此聲音。
感測(cè)器和感測(cè)器介面的微型化,使得更多終端產(chǎn)品能大量使用這類元件,這能讓終端產(chǎn)品得以更靈敏且智慧地回應(yīng)所處環(huán)境,以及來自使用者及其他相關(guān)設(shè)備所輸入的訊號(hào)。
感測(cè)器市占持續(xù)擴(kuò)大
顯然的,上述推動(dòng)電子產(chǎn)品感測(cè)器數(shù)量的三種技術(shù)趨勢(shì)將在未來幾年持續(xù)發(fā)酵,業(yè)者對(duì)于先進(jìn)感測(cè)器技術(shù)的投資,無論就中期和長(zhǎng)期而言,都將是有利可圖的投資。
當(dāng)然,在短期內(nèi),任何電子元件的銷售,包括感測(cè)器和感測(cè)器介面,都將受到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的起伏所影響。然而,根據(jù)市場(chǎng)研究報(bào)告顯示,未來幾年感測(cè)器的市場(chǎng)占有率將愈來愈大。
除長(zhǎng)期因素外,業(yè)者對(duì)2013年全球電子業(yè)前景保持謹(jǐn)慎信心,而不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)略有差異。仔細(xì)觀察世界各地市場(chǎng)情況,北美已見到令人鼓舞的跡象,并可期望該地區(qū)出現(xiàn)緩慢但穩(wěn)定的復(fù)蘇。與此相反,在歐洲,歐元區(qū)的不穩(wěn)定降低消費(fèi)者信心,這將無助于許多資本密集型產(chǎn)業(yè)。舉例而言,德國(guó)工業(yè)市場(chǎng)表現(xiàn)平平,但汽車產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)良好,但是其需求的增加大部分并非來自歐洲,反而是來自歐洲以外的地區(qū),特別是新興市場(chǎng)。
在日本,工業(yè)、醫(yī)療和汽車市場(chǎng)看起來情況良好,但是消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)因?yàn)殚L(zhǎng)期低迷而依舊憔悴。相反的,韓國(guó)不僅在大家所熟悉的消費(fèi)類電子產(chǎn)品等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域有很好的表現(xiàn),在各領(lǐng)域都馬力十足,例如一些極具競(jìng)爭(zhēng)力的汽車系統(tǒng)供應(yīng)商正在發(fā)展當(dāng)中。
整體而言,包括***在內(nèi)的亞太地區(qū)市場(chǎng),將較歐洲或美國(guó)展現(xiàn)出更強(qiáng)勁增長(zhǎng)的跡象。就***市場(chǎng)而言,隨著高規(guī)格的新個(gè)人電腦不再如過去一般是必需設(shè)備,促使個(gè)人電腦市場(chǎng)的疲軟令人擔(dān)憂,但與此同時(shí),平板電腦市場(chǎng)的迅速成長(zhǎng),將有助于平衡個(gè)人電腦業(yè)務(wù)的長(zhǎng)期衰退。
評(píng)論
查看更多