【独家专访】博世Sensortech CEO芬克贝纳博士谈物联网时代的传感器创新

作者:电子创新网张国斌
在欧洲有家闷声发大财的公司,它拥有36万名员工,2015年营收706亿欧元(超过7000亿RMB!),它是世界最大的尖端汽车技术供应商之一, 是世界领先的主齿轮箱、传动与控制技术生产商,是领先的家庭热力技术和建筑安防系统生产商是全球最大的住宅供暖系统供应商、是全球最大的电动工具生产商...也是全球排名第一个MEMS传感器供应商!平均每个工作日申报专利有18项!每年申报超过5000项专利!最关键的是,它的老大声明“我们永远不上市!”.

这家公司就是博世集团,随着以传感器领衔的物联网创新时代开启,这家公司开启了跨界融合模式,博世如何实现持续的创新?为何能在20年前就看到了MEMS传感器的商机?物联网时代他们如何看待跨界融合创新?在慕尼黑上海电子展期间,我独家专访了博世Sensortech CEO 斯特凡·芬克贝纳(Stefan Finkbeiner)博士,这位物理学博士为我们分享了博世创新的秘诀。

下面这个视频介绍了博世的各类创新应用

创新源于需求

成立于2005年初的Bosch Sensortec是德国罗伯特博世公司百分之百持股子公司,主要针对消费性电子产品提供MEMS传感器(微机电传感器)及应用开发,其产品包括惯性传感器、环境传感器、智能传感器和声学传感器等,目前已经批运超过60亿颗MEMS传感器。

早在20年前的1995年,博世就开始量产MEMS传感器,获得超过1000项的MEMS传感器相关专利,为何博世能在那么早的时间就发现MEMS商机?

芬克贝纳博士表示博世一直认为创新源于需求,创新一定要解决实际中的问题,“创新不是把处理器增加内核,把内核频率从2G提高到3G,是要解决用户的实际问题。”他指出,“20多年前,我们发现,汽车要更安全就需要获得更多的数据,所以发明了汽车用的MEMS压力传感器。”

最初,MEMS压力传感器主要应用在测量气囊压力、燃油压力、发动机机油压力、进气管道压力及轮胎压力。这种传感器用单晶硅作材料,以采用MEMS技术在材料中间制作成力敏膜片,然后在膜片上扩散杂质形成四只应变电阻,再以惠斯顿电桥方式将应变电阻连接成电路,来获得高灵敏度。

目前汽车上已经大量应用了各类床拿起

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意识到MEMS传感器在消费电子有巨大潜力后,Bosch Sensortec于2005年成立致力于把MEMS传感器引入到消费电子,目前MEMS传感器已经从最初的游戏机等设备大量应用到消费电子设备如手机、平板、可穿戴设备上。

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芬克贝纳博士认为目前MEMS传感器已经到了第三个发展浪潮,就是以万物互连为标志的物联网时代。“在这个时代,我们面临很多挑战,如气候的挑战、二氧化碳的减排、人口的挑战、城镇化的挑战、交通的挑战、全球分布式价值链的挑战以及个性化产品的挑战等等,这些挑战就是驱动创新的动力。”他解释到。“这个时代的特点是以传感器引领的交互式创新,在手机时代,大家比拼的是处理器的频率,但是在物联网时代,要以传感器融合获得创新。”

据他介绍,博世从2005年到2015年,陆续提供了加速度传感器、磁力感测器、陀螺仪、环境传感器以及空气传感器等许多不同解决方案,以应对不同的挑战。

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由于是MEMS传感器的发明者,所以Bosch Sensortec可以娴熟地提供从气压到三轴、六轴以及九轴各类传感器。

MEMS传感器激活可穿戴市场

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Bosch Sensortec认为可穿戴应用将会大大改变我们的生活,可穿戴设别会大量大量采用各种MEMS传感器,智能眼镜、耳环、衣服、珠宝这些传统行业都将发生改变,MEMS传感器与这些传统行业将融合,通过对你的动作进行识别和分析,推测你下一步的动作是什么,未来或许还可以提供意想不到的服务。这体现了真正的MEMS传感器所带动的物联网行业变革,多传感器的数据融合还将触发更深层次的应用,如无人驾驶、智能家居、智慧城市等领域。

过去两年,可穿戴市场一直不温不火,一个主要原因是各种健康类的传感器测试精度不够,以心率传感器为例,据统计目前市场心率传感器精度只有80%,所以用户对穿戴产品的粘度不高,如果精度达标如上面的视频所示,则用户粘度肯定会提高。

针对这个现象,博世在慕尼黑上海电子展2016期间出了7款革命性的MEMS产品,其中包括专业级健康类传感器解决方案BHV250和BHV160,据介绍,BHV250和BHV160是Bosch Sensortec推出的第一代具有优化生命体征传感功能的高智能传感器解决方案。该解决方案融合光电容积脉搏波(PPG)信号与MEMS惯性传感器信号,利用实时运动信息补偿心率测量,并通过Firstbeat专业的生命体征分析算法为用户提供更有价值的专业级健康和运动状况信息。

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全新的BHV250和BHV160传感器针对可穿戴设备市场,如智能手表、智能耳机、智能服装等。作为完整的传感器解决方案,其特点在于小尺寸、超低功耗,搭载集成软件与针对不同PPG芯片的广泛支持。Firstbeat集成软件可处理原始传感器数据,由此实现运动补偿生命体征监控、行为识别,与以手势为基础的用户界面。两款设备均搭载加速计,且BHV160还具有陀螺仪。

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Firstbeat分析软件可通过创建心脏功能和心率变异性( HRV )的扩展模型 实现用户生理数字模型。 Bosch Sensortec提供准确数据和灵活的可编程性,使其可以超低功耗为用户提供全新信息。

Bosch Sensortec中国市场与业务发展总监严更真补充说跟以往的心率类传感器不同,此次推出的两款传感器带有运动补偿功能可以判断运动状态并进行补偿,所以测试精度很高。

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芬克贝纳博士认为穿戴未来的应用就是虚拟现实,这也是传感器可以大有作为的领域,目前Bosch Sensortec已经有应用在VR的方案,长远来看,可穿戴应用前景很好。

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跨界融合创新与传感器集成

随着我们步入物联网时代,催生了对传感器的巨量需求,而且,这是一个真正需要跨界融合的创新时代,如你的VR游戏机和你的身体指标进行融合,你和你的房屋进行融合,运动健身和地理信息等融合,芬克贝纳博士认为这些融合真正的挑战就是跨领域的部分。

如在人体局域网络的设计应用,当它需要跨领域到物联交通的数据交互去做运算的时候,这时候就遇到了跨领域的挑战。因为在互联交通的理解、认识和应用,和原来人体局域网络的运用是不太相同的,还有和智能家居安防的交互,和智能家居供暖系统的交互,都需要跨领域的知识,需要进行各种资源、数据和算法的整合。

这样的整合挑战,落到了小小的传感器上,芬克贝纳博士表示Bosch Sensortec就是要构建一个生态系统,与各种资源合作。“我们不涉及处理,不涉及无线的部分,但我们的传感器可以和MCU ,可以和无线不认进行整合。”他指出,“我们采用的就是SIP封装技术,把传感器和各种其他功能封装在一起。”

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最初的形态是各种驱动集成,所以我们看到现在从3轴到6轴到9轴,10轴传感器的集成。而在未来将是域级的集成,传感器还将和电池、RF、MCU进行SIP集成,这样就成为一个完整的物联网节点,目前已经有传感器和MCU的集成。

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对于博世来说还会将处算法、软件进行集成进去。如同上文提到的BHV160/BHV250就把算法在进行融合,这样不断的融合带来更智能更全面的应用。

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芬克贝纳博士表示传感器融合是实现感知物联网的关键,博世已经在做这方面的工作,他透露博世还开发了空气传感器可以对空气中的一氧化碳等指标进行检测,这样的传感器显然可以和智能家居应用结合。

在慕展现场也有展示了基于博世空气传感器的检测设备

企业创新文化的打造

芬克贝纳博士表示博世提出的创新不是一句口号而是落实到每个员工的行动,近5年来,博世在创新研发上的投入就超过200亿RMB,此外,公司鼓励员工提出创新的想法,“我们会鼓励员工提出创新的想法和点子,比如开展一些小的活动,或者在周末的时候搜集每个人的好点子,这已经形成了一种习惯。”他指出。

关于如何甄别好点子,他表示鉴别好点子就是看是否解决了实际的问题,是否来源于真正的需求。另外创新是一种自生式的,犹如上面提到的传感器融合,是在传感器基础上融合更多的功能激发新的融合。

下面的视频介绍了博世传感器在农业的应用

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