更智慧、更便利的生活，是人們追求的愿景，而要讓生活變得更智慧化，一切都需要從廣布大量的傳感器開始。算法軟件需要緊密結合傳感器硬件，才能打造出最佳化的應用系統。

更智慧、更便利的生活，是人們追求的愿景，而要讓生活變得更智慧化，一切都需要從廣布大量的傳感器開始。不僅如此，這股智慧化的風潮還吹進了城市、工業生產制造、交通等領域，造就所謂的智慧交通、智慧城市、智慧樓宇等新應用，這不但突顯傳感器的重要性，其衍生的商機也讓半導體供應商為之瘋狂，紛紛發布符合市場需求的產品。

結合五感及更多技術傳感器將改變生活

眾所周知，傳感器主要的功能就是感知各種周遭的信息，但若是測得的信息無法進一步解讀、傳遞，則傳感器就只是傳感器，無法發揮其在各種應用環境中真正的感知功能。英飛凌科技（Infineon）電源管理及多元電子事業處大中華區射頻及傳感器部門總監麥正奇表示，在消費類電子領域，傳感器的應用已從觸控、語音識別、手勢識別到近期開始發展的人臉識別。在此過程中，觸控傳感器、MEMS麥克風，到帶來大改變的雷達傳感器所實現的手勢識別，以及最新透過激光測距實現3D人臉識別的飛時時間（Time of Flight，ToF）傳感器，都逐漸在改變人們的生活。

據麥姆斯咨詢介紹，有鑒于此，英飛凌科技針對消費性領域推出XENSIV傳感器系列，以期可加速打造新世代的智慧生活。麥正奇指出，傳感器不是讓應用擁有觸感、會“說”、或會“看”就足夠，而是還要加入“聽覺”、“嗅覺”、“感受”等，讓應用具備人類的五感，甚至若是要讓應用能夠進一步“了解”環境，傳感器本身需要相互搭配，也將與人機接口（HMI）、傳感器中樞（Sensor Hub）進一步融合，才能讓人們的生活更添智慧。

XENSIV傳感器系列產品包括MEMS麥克風、氣壓傳感器、光學傳感器、環境傳感器、60GHz手勢感測、24GHz雷達傳感器與3D飛行時間測距傳感器等。麥正奇認為，隨著智能語音相關應用發展日益蓬勃，未來高性能、抗雜訊能力高的MEMS麥克風需求也將跟著水漲船高；而24GHz與60GHz毫米波（mmWave）雷達由于可以檢測物體位置、方向、距離與速度，因此已逐漸開始從汽車領域延伸到工業、消費類電子及其他應用范疇。預期2021~2027年將是價格具有競爭力的盲點檢測（BSD）模組的黃金期，其他包括室內外智慧照明、安防監控與智能家電，也將是24GHz雷達的新興應用范圍。

除了上述提到的MEMS麥克風與雷達傳感器，加上近期市場正逐漸萌芽的飛時時間（ToF）傳感器，都將是未來英飛凌科技在傳感器市場較為專注的重點。此外，為了滿足市場各種需求，英飛凌科技在傳感器工藝方面，亦有獨到之處。舉例來說，英飛凌透過開腔式結構設計，讓MEMS傳感器能具備高精準度、更低的功耗，以及更佳的信噪比（SNR）表現；而該公司預計于2019年發布的二氧化碳氣體傳感器，將是整合傳感器與微控制器（MCU）的全球最小二氧化碳傳感器模組。

此外，考量到應用或智能設備需要“了解”更多環境信息，并能讓智能設備能夠根據所理解的信息，進一步給予消費者“反應”，傳感器需要和人機接口融合。英飛凌科技大中華區電源管理及多元化市場資深經理廖明頌表示，過去一臺機器上只會有一種人機接口，如觸控功能，讓使用者能和機器間有直覺的溝通管道，但若是有更多的傳感器結合人機接口，未來人與機器的溝通將更無縫、更加直覺，機器甚至可以做出更適當的反應。

圖1 人機接口正隨時間遷移而不斷改變

不僅如此，融合更多傳感器的人機接口，可以讓設備獲得更多信息，再輔以人工智能（AI）進行分析，并下指令，將可實現更有效且自然的人機溝通。廖明頌認為，傳感器融合人機接口，未來也可望將目前看似各自獨立的市場，如智慧家庭、智能音箱、機器人或是安防監控系統，進一步連接，甚至共用產品。

傳感器逐漸滲透至工業領域

生活邁向智慧化的同時，工業制造領域當然也得智慧化，以提升產能及品質，并兼顧操作環境的安全，這也是工業4.0（Industry 4.0）、智能制造等概念的實現。

傳感器在消費類電子，尤其是智能手機上的成功經驗，讓傳感器搖身變為一切智慧化的開端。而隨著工業4.0概念如火如荼的發展，要落實工業4.0，傳感器的導入成為必要，因此工業市場開始啟動對傳感器的需求，相關半導體業者也開始摩拳擦掌。

意法半導體（STMicroelectronics）MEMS傳感器產品部消費類MEMS事業單位總監Simone Ferri表示，事實上，意法半導體的MEMS傳感器一開始是為汽車與工業應用所研發，卻在消費類電子領域發光發熱，而在第四次工業革命與智能駕駛開始發展后，才一路“紅”回汽車及工業市場。

傳感器在工廠制造環境中，可以滿足各種應用需求。包括機械生產設備預測性維護與自動化、資產追蹤與供應鏈、即時監測與校準、震動檢測防竄改、油電用量計算，以及流量計算水位監測等。面對許多廠商想導入工業4.0實現智能制造，卻擔心是否須全面汰換現有設備的問題，Ferri認為，針對現有生產設備，意法半導體可協助廠商以“外掛”的方式加入傳感器，再以無線的方式讓傳感器得以和中控裝置連接；新的生產設備則是可以透過“內建”的方式預先安裝傳感器，再利用有線或IO-Link連接，不需要對現有的廠房設備進行過多的變動。

且為了滿足不斷產生的智慧工業市場新需求，以及要求傳感器須具備更高精準度、更低的耗電與更佳的可靠度，意法半導體不僅透過新的工藝技術提升現有產品的性能，也持續推出新產品如三軸MEMS傾斜儀，甚至提出新的監測方式。

Ferri說明，現有的監測方式是傳感器收集到許多來自馬達或機械設備的原始數據時，直接將大量的數據往云端傳送，進行處理分析與儲存；意法半導體提出的新監測方式則是，透過傳感器融合或可調適型傳感器群集與人工智能收集數據，并預先處理資料和警報，最后才將已先處理的數據傳送到云端，如此一來，即可以建構更輕量的智慧云端架構。

圖2 工業應用中狀況監測的兩種方式

另外，雖然目前因應智慧工廠的發展而使傳感器在工業市場也有用武之地，但畢竟工業與消費類市場對于傳感器的需求也有些不同，因此在工藝技術上也須有所調整。Ferri舉例，工業市場對于半導體元件要求的溫度范圍須達105℃、精確度也要更高、元器件反應時機也要更精確；再者，工業使用環境更為嚴苛，各項參數的調校與測試勢必更嚴格，因此透過不同的工藝封裝技術，如陶瓷封裝、LGA塑料封裝與定制化封裝解決方案，才能制造出符合需求的工業傳感器產品。

算法至關重要

值得注意的是，算法軟件需要緊密結合傳感器硬件，才能打造出最佳化的應用系統。麥正奇指出，就識別相關的應用而言，傳感器收集的大量的數據需要搭配軟件、人工智能算法，才能提升識別準確度，因此英飛凌科技已從傳感器元器件供應商開始轉型為解決方案提供商，也就是說，面對客戶各種不同的應用需求，英飛凌將提供客戶真正需要的算法與硬件，協助客戶建構最符合他們期待的應用系統。

意法半導體由于看準傳感器融合可以將傳感器本身的功能實現得更好，并達到最佳使用性能，加上擁有微控制器、電源元件等產品，因此公司內部已自行開發結合軟硬件的參考設計方案。不過由于該公司不想與客戶為敵，因此此內部參考設計方案，僅提供給一些沒有能力自行開發應用軟件的廠商，若是此方案不符合客戶所需，意法半導體將與第三方合作伙伴共同合作，滿足客戶的傳感器應用所需。

延伸閱讀：

《MEMS產業現狀-2018版》

《微型氣體傳感器專利分析報告》

《聲學MEMS和音頻解決方案-2017版》

《MEMS壓力傳感器市場和技術-2018版》

《磁傳感器市場與技術-2017版》