传感器改变世界

如果你问，是谁改变了这个世界，是苹果？是三星？是贾伯斯？都不是。我说，是传感器改变了这个世界。
　　什么，传感器？传感器不是老早之前就有的东西吗，为什么现在才说它改变了这个世界呢？
　　没错，传感器不是新玩意儿。早在20年前，逻辑元件、记忆元件与感测元件就已经并列是电子系统的三大元件。只不过，在20年后的今天，当逻辑、记忆元件已经随著云端概念普及，逐渐不被重视的同时，感测元件却以黑马之姿，打出一片属于自己的天下。
　　感测元件直接与人们的生活密切结合，想了解未来世界将是何种风貌，从传感器下手是个不错的开始。感测元件怎么变，未来世界就会怎么变。根据现有市场的变化与需求，可以归纳出传感器发展的大方向。
　　1.系统多轴化
　　感测系统朝向多轴化发展，是征服感测应用市场的唯一王道。事实上，感测系统的多轴化脚步，一直没有停止过。从早一代的单轴传感器，演进到目前常见的3轴、6轴、9轴、10轴、11轴，甚至最新的12轴感测系统，多轴化已经是不可逆的道路。
　　而传感器所谓的“多轴”，到底有哪里几轴？哪里些轴又是必要的，哪里些只是次要的？一般来说，从三轴加速度计、三轴陀螺仪到三轴电子罗盘，此9轴已经几乎成为智能手机的标准配备，透过这三种传感器已经几乎可以完成绝大多数的应用，可堪称是感测系统中的“三大主轴”。
　　除了这三种传感器之外，包括高度计、压力计、温度计与光感计等，都陆续被加入感测系统，成为多轴化的成员之一。目前市场上最新的多轴系统，便是Freescale所主推的12轴传感器平台。既然多轴化已是既定趋势，未来肯定会有更多厂商持续研发更多轴的感测平台，来符合市场应用需求。
　　只不过，传感器的多轴化，会不会一直不断延伸下去，无穷无尽、也没完没了？Freescale全球通路发展亚太区总监陈光辉认为，传感器的扩增，当然有其数量的限制，毕竟主要的传感器如加速度计、陀螺仪、电子罗盘等三者就几乎可以满足多数的应用环境，目前厂商持续增加的，都是诸如压力计、温度计等这类“单轴”感测元件，这些元件可以越加越多，未来消费者随身携带的手机，就会是一个完整的感测系统。
　　2.高度整合化
　　HIS微机电系统与感应器部门总监暨首席分析师Jeremie Bouchaud指出，随著行动装置内建的感应器数目日益增加，成功整合传感器也更加重要。一句话点出传感器发展的下一个关键，就是整合。
　　既然感测系统多轴化已经是个重要趋势，随之而来的整合工作，就是另一件重要的大事。毕竟没有设计工程师希望看到，所采用的多颗传感器散落在电路版上的每个角落，不仅增加设计的困难度，对于系统的轻薄化也毫无任何帮助。
　　目前传感器大厂所主推的方案，除了单颗传感器之外，最常见的就是模块化的感测系统。透过模块化的方式，将多轴传感器整合在一起，多半还会加上自家的处理器或MCU等，整套感测系统一起出货给手机、平板计算机的OEM或ODM，毕其功于一役。
　　当然，一体化的模块固然可为设计省下不少麻烦事，然而以目前行动装置轻薄化的趋势来看，以模块方式来出货仍然稍嫌笨重了些。看起来进一步透过系统级封装，来打造单一颗完整的感测系统芯片，将是满足感测系统高度整合的必要手段。
　　那么，何时能有感测系统的SoC单芯片呢？台大电子所所长陈良基认为，直接制作多轴的MEMS传感器系统单芯片，其成本过于昂贵，目前暂时不太可能看到。但或许多年后技术成熟了，会有哪里家大厂率先打造出一颗MEMS感测系统单芯片出来也说不定。
　　“这个世界变化太快了，什么事情都有可能发生！”陈良基说。
　　3.技术自有化
　　感测系统多轴化之后，这代表在同一系统中必须拥有多种不同的感测元件。然而感测元件范围包山包海，从常见的加速度计、陀螺仪和地磁罗盘，到压力计、温度计、光感计，甚至能感测声音、味觉、嗅觉等传感器，以目前来看，多数厂商至多拥有部分技术，但要广泛全面包办所有感测产品，这样的厂商目前仍少之又少。
　　不是所有厂商都能一手包办所有感测元件，目前多以自有技术与向外采购来拼凑。也因此，在多轴感测系统上，最常看见的情况就是“拼装车”，也就是有几个感测元件是自家的，有几个感测元件是跟A公司买的，几个是跟B公司买的，然后“拼装”在同一个感测模块上，打造成一个系统。
　　“这种情况不是不好，”意法半导体策略长Philippe Lambinet说，“只不过既然系统是拼装而成的，质量总是多少会难以掌握些。”在半导体产业，芯片厂喜欢强调其产品从上中下游一手包办，就是因为质量能够自行掌握，不会有外来因素影响。也因此，当自家出品的感测系统中，加入了他厂的传感器，多少总是会令人心理毛毛的，担心会不会哪里天产品出了问题。
　　“感测技术自有化，将是所有感测大厂致力追求的目标。”不论是自行开发或者透过并购获得技术，在感测技术自有化之后，感测大厂将更容易打造质量一致的多轴感测平台。重点是，技术自有，对于系统的整合，更将如顺水推舟般地容易。

来源：CTimes零组件