博世最新MEMS組合技術智感物聯未來 _知識百科

對于博世MEMS傳感器領域的實力和創新能力，我們有目共睹，長時間內一直保持著全球銷量和增量領先者的地位。博世集團以汽車與智能交通技術、工業技術、能源與建筑技術和消費品四大業務部門服務于全球市場，覆蓋全球60個國家， 40多萬名員工， 280個制造基地， 2017年的銷售額達780億歐元。 Bosch Sensortec亞太區總裁百里博先生在慕尼黑上海電子展新聞發布會上介紹了公司最新經營狀況。

文章插圖

Bosch Sensortec亞太區總裁百里博先生

文章插圖

Bosch Sensortec MEMS產品領域總負責人 Ralf Schellin先生
在中國，博世有62家公司， 2011年至2016年，在中國投資總額近229億人民幣，中國員工數達到近59， 000名。為加強本土創新能力，建立了36家生產基地，其中包含21家汽車相關生產基地，還有22家技術研發中心，其中包含12家汽車相關技術研發中心，在中國有超過6， 300名研發人員。
有如此實力和創新能力的博世，在以手機為代表的消費電子市場MEMS價格戰如火如荼的時候，博世也有足夠的“轉型升級”理由，將放眼可穿戴、AR／VR、物聯網等新興更具成長空間的市場，來發展嶄新的、更高難度具挑戰性的MEMS產品，向嵌入式軟件和算法，集成式傳感組合等整體解決方案升級，定制化物聯網傳感器及致動器解決方案直擊用戶痛點，引領未來的感知世界。
在2018慕尼黑上海電子展上， Bosch Sensortec展示的三款最新核心產品組合，即用于可穿戴設備和物聯網的超低功耗加速度計BMA400，用于增強和虛擬現實的高性能慣性測量單元（IMU）BMI085 ，以及用于物聯網中虛擬用戶界面的交互式投影模塊。
這些將幫助創意工程師和設計師正面迎接這些挑戰，實現轉型創新，由此為打造真正更加智能的世界奠定基石。

文章插圖

Bosch Sensortec展示的三款最新核心產品組合
直擊痛點一：可穿戴設備必須在超低能耗和高性能之間做出取舍
如今的智能手機在體積和重量方面越來越大，在運動時隨身攜帶在口袋或手臂十分麻煩。這從邏輯上推動了智能腕表和運動追蹤器等可穿戴設備的需求，能夠為健康、體育和健身監測提供方便的永久性解決方案，因此在我們的日常生活中發揮著日益重要的作用。 IDC（國際數據公司）預測，預計總體的可穿戴市場從2017年的1億1320萬出貨量以18．4％的復合年增長率在2021年增長到2．223億。
無論可穿戴設備應用于何處，都有面臨一個共同的用戶體驗問題：消費者持續要求更長的電池壽命，要更方便攜帶，功能多樣性，并且數據采集要精準。降低功耗為希望在目前競爭激烈的環境中取得成功、并擴大市場份額的創新型制造商帶來了巨大的競爭優勢。在不久的將來推出的眾多令人興奮的新型可穿戴應用（如智能戒指或項鏈）的核心，將是超低功耗和極為高效的用電量。
當然，未來可穿戴設備的需求將遠遠超出健康和健身，并以多種功能、視覺設計吸引力與時刻在線為特征，取代當今許多“手腕上笨重的磚塊”，同時融入智能戒指、時尚手袋或錢包等領域。這種轉變將需要更高能量密度的電池，但最終，智能用電將決定大多數項目的成敗。
那么，產品制造商如何能夠真正降低功耗，以打造此類新型設備呢？運動傳感器是可穿戴應用中不可或缺的組件。為了克服上述長期存在的障礙， Bosch Sensortec設計出了BMA400，一款小巧但功能強大的MEMS加速度傳感器，專門應對功耗挑戰。據Ralf Schellin介紹， BMA400將超低功耗和出色的性能結合在緊湊封裝中，內置計數器且僅耗電4μA，僅2．0 x 2．0 x 0．95mm3的體積大小。用電量與當前加速度計相比減少十倍，而且性能不打折扣。為了進一步延長電池使用壽命， BMA400只有在檢測到物體運動時才會自動喚醒，并在運動停止后自動恢復到睡眠模式。
通常，加速度計的設計必須在低能耗和高性能之間做出取舍。 BMA400可帶來兩全其美的效果：其低功耗、高性能和先進功能的結合是當今市場上任何其他設備無可比擬的——可以說已到了遙不可及的程度。
通過連續測量，此傳感器的高質量測量信號已能精確限定其截止頻率，這使其具有極佳的抗振性。 BMA400可以分辨出例如玻璃破碎情況下的真實警報和由隨機振動造成的錯誤報警信號，這使得它在如家庭智能安防系統等物聯網使用案例中能夠大展身手。因此，這一傳感器能有效防止由外部環境振動（如建筑工程）而觸發的錯誤警報。
加速度計的先進功能還將令多功能可穿戴設備的運動檢測和永不斷訊步進計數功能不會消耗應用處理器的功率。得益于其緊湊的封裝、集成即插即用步進計數器，以及活動識別功能， BMA400易于集成至新型可穿戴設備中，為新穎、令人興奮和時尚設備的發展提供助力。
直擊痛點二：AR／VR用戶不悅的低延遲少眩暈體驗
增強現實（AR）和虛擬現實（VR）是一個多年來一直持續發展的市場。雖然必要的技術已穩步推進，但乏善可陳的用戶體驗阻礙了其推廣，例如較為嚴重的延遲、不穩定性和噪音會造成暈動病效應，進而導致惡心和其他各種令用戶感到不適的癥狀。此外，諸如頭戴式設備過熱、無線數據傳輸速度和可靠性，以及通常較高的價格等問題為全面的市場滲透提出了額外的挑戰。
增強現實和虛擬現實市場至今同樣缺乏真正吸引人的應用程序。但是，隨著全新主打品牌增強現實／虛擬現實產品的上市，這些領域移動設備的前景開始呈現動態發展。這項技術可能的應用范圍實際上無窮無盡，例如在教育和工業方面便擁有巨大的潛力。增強現實眼鏡將在這些方面大受歡迎。總體而言， IDC預測，到2021年，增強現實和虛擬現實耳機的市場總量將增至8100萬部，相當于年復合增長率高達56％。
為了實現必要的關鍵質量以及廣泛的消費者接受度，廠商需要找到一種方法來減輕阻礙當今增強現實／虛擬現實產品發展的令人不悅的用戶體驗問題。 Bosch Sensortec新推出的BMI085 結合了極低漂移陀螺儀和低噪聲加速度計，可顯著減少令人不適的暈動病效應。其對頭部運動的超精確瞬時檢測將時間延遲縮短至幾乎不可察覺的最小值。

文章插圖

這款采用新型BMI085的VR眼鏡還是很輕巧的
Ralf Schellin進一步說到，新型BMI085的極低延遲使耳機制造商能夠消除圖像漂移并提供逼真的實境體驗。 IMU提供低于3 ms的低運動至光子延遲，并且能夠在連續頭戴式顯示器（HMD）或增強現實頭戴式耳機場景中經常遇到的高溫度波動環境下，實現接近完美的穩定性。這套系統進一步提高了準確性，對于當今快如閃電的高清增強現實／虛擬現實應用來說至關重要。
傳感器的加速計具有堅如磐石般的溫度穩定性，能夠提供令人印象深刻的低溫度系數補償（TCO），通常小于0．2 mg／K，且溫度系數靈敏度（TCS）可達0．002％／K 。陀螺儀的偏置不穩定性通常低于2°／h 。
BMI085的陀螺儀具有強大的閉合回路模數轉換機制，即使在波動較大的溫度環境下也可確保低漂移特性。加速度計可實現低于120μg／√Hz的噪聲密度，且IMU的精度通過加速度計和陀螺儀的數據同步獲得進一步提升。
直擊痛點三：用于物聯網的虛擬且靈活的人機界面
目前，物聯網正在推動許多行業的增長。 IDC預測， 2018年度全球物聯網支出將超過7720億美元，到2020年將突破1萬億美元大關。為實現如此大膽的增長預測，物聯網解決方案將需要證明其價值，并克服尺寸、成本、功耗和可用性方面的眾多技術挑戰。
用戶界面這一領域擁有大量改進空間，以及尚待開發的潛力，能夠將物聯網推向更高水平。為了順暢并擴大用戶與技術之間的互動，博世開發出獨家MOEMS激光掃描技術，用于投影和感應交互式圖像，例如菜單。為了促進營收，用戶必須能夠看到實際的產品圖像，因為僅僅音頻控制界面所提供的刺激感不足以觸發客戶在例如網上購物時的購買行為。
交互式投影模塊可實現免對焦激光投影，并可靈活地將任何表面轉變為尤為直觀和具有視覺吸引力的虛擬用戶界面（UI），非常適合與家用電器、智能揚聲器、增強現實眼鏡、可穿戴設備等配合使用。

文章插圖

現場演示的一款內置博世交互式激光投影模組的智能手表
交互式投影模塊將虛擬用戶界面圖像投影到表面上，并持續掃描，以檢測用戶的手勢和交互，例如觸摸、拖動或點擊。能夠按需投影到任何表面上的虛擬界面提供了近乎無限的應用可能性，無需受到物理控制撥號和按鈕的阻礙，必將為物聯網和消費產品空間帶來革新。普通設備將立刻擁有無限靈活的物聯網界面，并且得益于其緊湊且節能的特性，交互式投影模塊非常適合科幻功能，例如從智能腕表和個人移動設備投影用戶界面圖像。
交互式投影模塊具有實現這一愿景所需的技術特征，包括免對焦投影、緊湊尺寸和低功耗。此模塊使產品設計人員能夠創建令人驚嘆的用戶界面概念，這些概念有望使物聯網、智能家居和其他應用的可用性達到令人難以置信的水平。
無論為互動世界開發了多少令人興奮的全新應用程序，工程師面臨的挑戰或多或少保持不變，即減低成本與功耗，同時確保高度性能。平衡并滿足這些要求是設計師證明自己才能，并創造出令人驚嘆的新產品的用武之地。
【博世最新MEMS組合技術智感物聯未來】毫無疑問，傳感器在這個日益智能化、快速和互聯的世界中發揮著巨大的作用。 Bosch Sensortec在MEMS和MOEMS技術領域推出的上述和其他最新創新定會在這場根本性變革中發揮重要作用，并最終實現打造更加智能的世界的目標。 Bosch Sensortec亞太區總裁百里博先生最后總結到。