【原创】专用MEMS传感器助力,可穿戴、AR/VR今年迎来爆发?

winniewei 提交于 周四, 03/29/2018
【原创】专用MEMS传感器助力,可穿戴、AR/VR今年迎来爆发?

作者:张国斌

可穿戴产品和ARVR曾经被产业寄予厚望,但是其产品和生态系统的不完善导致消费者不愿因掏腰包,不过,随着处理器性能和传感器技术的发展,今年可穿戴和ARVR产品有望迎来一个小爆发。

IDC近日发布报告称,今年全球可穿戴设备出货量预计将达到1.329亿部,而智能手表将占到约1/3。IDC分析师Jitesh Ubrani称,智能手表之所以越来越受欢迎,主要得益于其健康和健身功能。将来,这部分功能依然十分重要,但用户也会继续寻求其他功能。

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IDC同时预计,2022年智能手表在可穿戴设备市场的份额将从今年的32.8%提高到38.3%,而智能手环的市场份额将从今年的36%降至22%。IDC同时指出,智能手环的市场份额不会持续下滑,将来出货量还会略微增长,IDC称,未来五年全球可穿戴设备市场将保持13.4%的年复合增长率,2020年出货量将达到2.194亿部。

同时IDC也表示,ARVR新品或升级硬件将对市场走热有帮助,HTC表示,升级版Vive VT头戴设备(Vive Pro)将在今年的某个时间点推出,并将提供内置集成音频放大器(在CES上已经展示)。即将推出VR新品的厂商包括宏碁、华硕、戴尔、富士通、惠普、联想和三星等,他们将推出第一款Windows混合现实VR系列头戴设备。

而随着Facebook的Oculus Go、HTC的Vive Pro和联想的Mirage Solo等新设备以全新的性能及价格进入市场,VR头戴设备的市场销售量将在2018年回升。最新预测表明,到2022年,全球AR/VR头戴设备的出货量将增至6890万台,年复合增长率将达到52.5%。IDC指出尽管2017年AR/VR市场疲软,但是预计2018年市场将恢复增长,并且,由于新供应商、新用例和新商业模式的出现,总AR/VR出货量将达到1240万台,年度同期增长率将达到48.5%!

所以,可穿戴、ARVR产品的价值正逐渐被用户接纳,更重要的是,元器件厂商不断推出针对可穿戴、ARVR产品而打造的优化产品,从功耗、成本、集成度上不断改善 ,推动了终端产品的体验改善。

博世传感器新品发布

在刚刚落下帷幕的2018年慕尼黑上海电子展上,全球领先的MEMS传感器供应商Bosch Sensortec就面向中国市场正式发布三款重磅产品,其中包括兼具低功耗和高性能完美适用于可穿戴设备的加速度计BMA400、适用于AR/VR的高性能惯性测量单元(IMU)BMI085和用于物联网中虚拟用户界面的交互式投影模块,进一步将其在消费类市场的领地扩展至更大疆域。

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Bosch Sensortec亚太区总裁Leopold Beer在展会同期举办的Bosch“万象更芯,智享未来”新闻发布会上表示:“全球MEMS市场目前大概有50亿美元规模,主要应用于除了汽车之外,还有手机、消费类、工业等领域。目前智能手机中用到了大量传感器如陀螺仪、压力传感器、温湿度传感器等,但是未来MEMS传感器增长的方向不止是手机,其他消费领域如可穿戴设备、AR/VR、智能眼镜等领域也是博世未来重点的投资方向。”

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Bosch Sensortec微机电系统(MEMS)产品领域总负责人Ralf Schellin在发布会上表示:“因为IoT的应用太碎片化,我认为不会有杀手级的应用爆发,但是智能家居和个人健康相关的应用会在比较早期体现出价值,尤其是这两个领域的结合,通过可穿戴产品获取个人身体健康,再与智能家居的整合,它的价值会很容易呈现出来。”

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作为一家老牌欧洲半导体厂商,博世继承了欧洲人强大的数学功底,因此在MEMS传感器领域一直走在世界前列(MEMS传感器需要复杂的算法),它与ST交替成为苹果、华为、三星等主要手机传感器供应商。“博世是全球最大的MEMS传感器提供商。未来物联网是一个大方向,还具有很多不同的挑战,但是Bosch Sensortec已经准备好在这个领域里开拓我们产品应用的角色,提供更适合的解决方案给我们的使用者。”Leopold指出,“从2007年智能手机爆发,Sensor就应用到所有手机里,从最初的加速度传感器到陀螺仪、压力传感器、湿度温度传感器等都采用了博世的产品,我们看到未来的方向不只是在手机,消费类电子设备AR、VR、智能眼镜、智能工业技术、机器人、手腕这块,未来会有很多不同的方向,这些方向都是需要更好的解决方案甚至是系统级方案,博世未来会针对这些去做更多的投资和研发。”

博世新品介绍

一、针对穿戴产品的 惯性传感器BMA400

通常加速度计的低功耗和高性能不可兼得,而BMA400在设计时已经同时把这两个要求设计在产品中。Ralf Schellin强调:“BMA400凭借其步进式计数器仅4μA的超低耗电量,搭配其智能电源管理功能,能大幅度延长可穿戴设备电池的使用寿命。”

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Bosch Sensortec 旗下的BMA400如何解决用户痛点

BMA400是专门为可穿戴设备设计的产品,除了兼具低功耗和高性能的特点,它的体积只有2.0 x 2.0 x 0.95mm³,可以设计到很微小的手表、耳环甚至眼镜当中,得益于其紧凑型的封装,BMA400可以被集成至其他可穿戴设备中,助力含有时尚元素的可穿戴设备的推广。此外,通过其内置的电压调节器,BMA400能在宽电源电压范围内提供稳定的性能,并实现 对功耗、噪音和输出数据速率(ODR)参数的灵活微调。在启动最高性能设置,于2 20μg/√Hz噪声频谱密度中保持连续测量的情况下,BMA400的耗电量约为14μA。 在超低功耗自唤醒模式下,其耗电量可降低至1μA以下。这一新型传感器还提供1K B大小的FIFO储存空间。

除了用于可穿戴设备,BMA400独一无二的超低功耗和高性能的结合,还能激发开发者设计出更多IoT相关的应用,甚至养殖业、桥梁震动检测等无法经常更换电池的IoT应用场景。”在计步模式下只需要4μA电流,整体功耗只有现有加速度传感器1/10,相当于以前在智能手表一天充电一次,现在只要10天充电一次,这可以大大改变了使用者的使用习惯。”他强调。

二、BMI085开启ARVR新世界

BMI085是一款高性能6轴惯性测量单元(IM U)。BMI085在一个紧凑型封装中集成了一个3轴16位MEMS加速度传感器和一 个3轴16位MEMS陀螺仪。

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作为BMI055的下一代产品,BMI085是一款专为虚拟和增强现实应用而设计的高性能惯性测量单元。针对AR/VR设备最容易出现的晕眩问题,BMI085结合了极低漂移陀螺仪和低噪声加速度计,可显著减少令人不适的晕动病效应,其对头部运动的超精确瞬时检测将时间延迟缩短至几乎不可察觉的最小值。此外,BMI085具有坚如磐石般的温度稳定性,能够提供令人印象深刻的低温度系数补偿(TCO),通常小于0.2 mg/K,且温度系数灵敏度(TCS)可达0.002%/K。陀螺仪的偏置不稳定性通常低于2°/h。

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Ralf Schellin指出:“低价位的头戴式显示器未来两年会获得更多的市场份额,但是我们可以看到更多的独立式的高性能头盔会长期获得市场的份额,AR、VR的应用也会快速增长。”

三、针对IOT的光学投影微系统

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它的主要强项在于交互,它提供基于激光的投影方式,可以让使用者在不同的界面上或者材质上去做触控、操作使用,小型产品像可穿戴产品智能手表、智能眼镜这块可以做更多元化的界面设计、界面操作以及界面使用。

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“交互式投影模块体积小,解决了显示屏大的痛点。且具有超低功耗性能,界面在投影的时候移动,不投影时不需要移动。交互式投影模块可通过MOEMS技术实现免对焦激光投影,并可灵活地将任何表面转变为尤为直观和具有视觉吸引力的虚拟用户界面(UI),非常适合与家用电器、智能扬声器、增强现实眼镜、可穿戴设备等配合使用。”Leopold 表示,“相对于DLP、LCOS技术,MOEMS激光扫描技术是通过激光直接打到要成像的地方,所以不需要镜片的对焦环来对焦,可实现自动对焦。”

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 “未来使用场景将会越来越多,更多的使用者将会接受它的价值。三年以后,可能会迎来一个大量爆发期。” 他表示。

MEMS传感器三大发展趋势

 Ralf Schellin指出随着终端产品对微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的要求,传感器也正向更小、更快、更灵活等方向发展。他认为未来传感器将会有三大发展趋势:

第一、传感器和传感器之间的整合。

第二、传感器和MCU以及算法的整合。

第三、整合之后的连接,比如通过蓝牙把传感器和处理器整合在一起,提供独立的模块给IoT客户使用。

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博世这次新推出的三款产品符合上述发展趋势,可真正满足新的市场需求:智能运动传感器BMA400可增长可穿戴设备10倍的电池寿命;高性能IMU BMI085可实现逼真的增强和虚拟现实体验;互动投影模组为新兴IoT应用提供灵活的人机界面。作为MEMS传感器行业的领先厂商,Bosch Sensortec希望通过不断创新的技术,推动下游应用的发展,致力于为智能手机、电脑、可穿戴和IoT设备等领域提供世界最先进的传感解决方案。

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“毫无疑问,传感器在这个日益智能化、快速和互联的世界中发挥着巨大的作用。Bosch Sensortec在MEMS和MOEMS技术领域推出上述和其他最新创新茶品一定会在这场根本性变革中发挥重要作用,并最终实现打造更加智能产品的目标。”Leopold 强调。

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