智能手機(jī)是MEMS廠商zui早攻入的市場(chǎng)，但近些年隨著眾多廠商的涌入導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)加劇、利潤(rùn)攤薄，智能手機(jī)市場(chǎng)已然成為紅海市場(chǎng)。不過(guò)，環(huán)境傳感器在智能手機(jī)等消費(fèi)電子的應(yīng)用才剛剛起步，將打開(kāi)傳感器在消費(fèi)電子市場(chǎng)的新局面。

　　博世(Bosch)亞太區(qū)總裁Leopold Beer指出，消費(fèi)類MEMS在2017年面臨三大挑戰(zhàn)：一是作為MEMSzui大應(yīng)用市場(chǎng)的智能手機(jī)，目前增長(zhǎng)已進(jìn)入停滯階段，但競(jìng)爭(zhēng)依然激烈，因看到龐大的智能手機(jī)基數(shù)，仍有不少?gòu)S商涌入;二是新型應(yīng)用領(lǐng)域推出緩慢，如可穿戴式產(chǎn)品，出貨量較小且高度分散，MEMS廠商想要在穿戴式領(lǐng)域投入創(chuàng)新和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，需要消耗很大的研發(fā)資源;三是客戶對(duì)這種創(chuàng)新應(yīng)用的接受度并不高，企業(yè)要面對(duì)很大的不確定性，包括整個(gè)市場(chǎng)的不確定性、技術(shù)不成熟與技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等。

　　而在應(yīng)對(duì)策略上，集成化可能是一條出路。Leopold Beer表示，如今廠商不再是扮演zui基礎(chǔ)的元器件供應(yīng)商，而是整合傳感器、DSP、微控制器等，并結(jié)合自己投入研發(fā)的軟件算法與應(yīng)用算法，zui終呈現(xiàn)出一個(gè)解決方案，這是一種商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，也是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的方法之一。

　　相對(duì)應(yīng)的，盛思銳推出的針對(duì)智能手機(jī)/可穿戴的氣體傳感器SGP也是在一個(gè)單芯片上集成傳感器、傳感控制、Memory和ADC等電子處理電路，可以把產(chǎn)品尺寸做得非常小。同時(shí)，采用了先進(jìn)的DFN封裝，整體體積僅為2.45x2.45x0.9mm，增加了其在智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上使用的可能性。

　　事實(shí)上，關(guān)于傳感器的“集成”化，主要體現(xiàn)在兩個(gè)層面：一個(gè)層面是使用MEMS工藝將傳感器+MCU+DSP進(jìn)行單芯片集成;二是將多個(gè)傳感器通過(guò)SiP封裝的“模塊”集成。上述博世和盛思銳這種“集成”屬于*個(gè)層面的集成，它在體積、功耗上會(huì)有很大的縮減。

　　而除了上述將DSP、微控制器整合進(jìn)傳感器之外，博世的多合一環(huán)境傳感器體現(xiàn)了第二個(gè)層面的“集成”。Leopold Beer稱，Bosch的BME680不再僅僅是簡(jiǎn)單的溫度、濕度等單一傳感器，而是融多功能于一體的集成環(huán)境單元，它整合了氣壓、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度和空氣中VOC氣體含量的四合一傳感器，而且是將這些傳感器整合到3毫米×3毫米的封裝中。另外，作為解決方案提供商，Bosch已不再只提供元器件，還為客戶提供合適的應(yīng)用場(chǎng)景，以幫助客戶找到用戶端應(yīng)用的思路。

　　麥姆斯咨詢CEO王懿也表示，博世的多種環(huán)境檢測(cè)“集成”傳感器BME680是在其BME280環(huán)境傳感器基礎(chǔ)上的演進(jìn)，增加了VOC氣體傳感功能。該傳感器采用系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)，在一個(gè)帶金屬蓋的8引腳LGA封裝(3.0mm x 3.0mm x 0.95mm)中集成了溫度、濕度、氣壓和VOC氣體傳感功能，其內(nèi)部共有兩顆MEMS芯片和一顆ASIC芯片，這與此前的BME280內(nèi)部的芯片數(shù)量相同，但功能更多。

　　在談到組合傳感器受到諸多公司的青睞時(shí)，盛思銳李錦華表示公司也將會(huì)推出多種不同的復(fù)合型傳感器，以PM2.5和CO2相結(jié)合的傳感器為例，盡管目前尺寸較大，但由于溫濕度傳感器和氣體檢測(cè)傳感器尺寸相對(duì)較小，將其集成到一個(gè)模塊上是容易實(shí)現(xiàn)的。雖然從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，將PM2.5和CO2復(fù)合型傳感器與其他傳感器集成到單芯片尚有難度，但盛思銳已經(jīng)在向這個(gè)目標(biāo)奮力前進(jìn)。

　　組合傳感器趨勢(shì)解決了環(huán)境傳感器在消費(fèi)電子使用中要求的“小體積”和“多功能”問(wèn)題，不過(guò)目前組合傳感器也面臨一些成本壓力和技術(shù)門檻，因?yàn)椴煌谄渌愋偷膫鞲衅魈匦?，環(huán)境類傳感器會(huì)受到周邊溫濕度、干擾氣體的影響，甚至在氣體濃度超標(biāo)的情況下發(fā)生“中毒”而失效。

　　煒盛環(huán)保事業(yè)部副總王追表示，不管是單傳感器還是多傳感器集成，目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及封裝方面應(yīng)該都不存在太大難度，更多的難點(diǎn)在于，如何在MEMS工藝下保證傳感器的性能。MEMS式氣體傳感器以化學(xué)型傳感器為主，往往會(huì)受到溫度、濕度或干擾氣體等環(huán)境因素的影響，如何在MEMS工藝下達(dá)到或超過(guò)傳統(tǒng)氣體傳感器的性能水平對(duì)于各廠家都是一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　“針對(duì)這種挑戰(zhàn)，需要各傳感器廠家在傳感器敏感材料方面進(jìn)行深入研究，同時(shí)也需要市場(chǎng)的引導(dǎo)，讓各傳感器廠家有足夠的動(dòng)力投入相關(guān)資源。相對(duì)而言，煒盛在MEMS氣體傳感器方面研究較早，在MEMS式氣體傳感器性能方面達(dá)到了先進(jìn)水平，可提供TVOC、酒精、燃?xì)?、一氧化碳等多種MEMS式傳感器及模組。”王追強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

　　而在成本方面，WooFaa總周錦富坦言，一個(gè)集成了不同環(huán)境參數(shù)的傳感器，可以在應(yīng)用的過(guò)程中令客戶有更大的發(fā)展空間，但成本也是需要考量的問(wèn)題。比如，香港太古集團(tuán)準(zhǔn)備在太古廣場(chǎng)部署建筑物環(huán)境監(jiān)察系統(tǒng)，就要求產(chǎn)品能采集商場(chǎng)內(nèi)不同區(qū)域的溫濕度、二氧化碳濃度及PM2.5等。對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，在額定的項(xiàng)目預(yù)算中，要集成多種傳感器有一定難度，因此在太古集團(tuán)招標(biāo)的所有項(xiàng)目中，只有10%的傳感器能同時(shí)檢測(cè) PM2.5，因此，如何達(dá)到成本與多個(gè)應(yīng)用的平衡，是廠商必須深思的課題。

　　“我們?yōu)檫@個(gè)項(xiàng)目提供的正是集成式的傳感器，除了基本參數(shù)，每個(gè)傳感器都有PM2.5檢測(cè)功能，還能夠同時(shí)檢測(cè)PM10。PM10是香港環(huán)保署要求監(jiān)察的參數(shù)，現(xiàn)在太古廣場(chǎng)，除了可以在成本不變的情況下，全面監(jiān)察PM2.5的分布，還可以因應(yīng)需要與香港環(huán)保署的數(shù)據(jù)要求作出更的對(duì)接。”周錦富說(shuō)。

　　“我們還為香港一間專業(yè)錄音室布置了一套智能新風(fēng)系統(tǒng)。因?yàn)檫@個(gè)場(chǎng)地有10多間獨(dú)立房間，用傳統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)布置會(huì)比較昂貴，所以我們把整體場(chǎng)地分成三個(gè)區(qū)域，用兩個(gè)集成式無(wú)線室內(nèi)空氣傳感器，用不同的空氣質(zhì)素參數(shù)，控制不同的管道加壓機(jī)。當(dāng)在某個(gè)區(qū)域有污染物(PM2.5、CO2) 被偵測(cè)到過(guò)量的時(shí)候，該污染區(qū)會(huì)被控制成空氣負(fù)壓，其他兩個(gè)區(qū)域就會(huì)變成空氣正壓防止污染物擴(kuò)散，這樣的新風(fēng)系統(tǒng)就可以用zui短時(shí)間，將污染物移走及稀柝。”周錦富補(bǔ)充表示。

　　將不同的環(huán)境傳感器封裝在一起，它們之間是否會(huì)存在一些干擾?周錦富強(qiáng)調(diào)，不同環(huán)境參數(shù)的傳感器，很少會(huì)互相干擾，但它們會(huì)共同地會(huì)被濕度及溫度影響。傳感器的穩(wěn)定性和壽命，受應(yīng)用環(huán)境的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳感器自身的設(shè)計(jì)。

　　在未來(lái)的消費(fèi)市場(chǎng)上，組合傳感器與單一傳感器將如何共存?王懿告訴記者，環(huán)境傳感器采用SoC還是SiP取決于傳感器芯片工藝和感測(cè)原理，正如上面所述，博世BME680采用了一種新型的濕度傳感技術(shù)，從而將溫度、濕度和氣壓三種傳感功能集成于一顆MEMS芯片，而氣體傳感功能采用另一顆MEMS芯片實(shí)現(xiàn)，因此整體采用SiP封裝。

　　王追認(rèn)為，隨著市場(chǎng)的需求和技術(shù)的發(fā)展，MEMS氣體傳感器一定是發(fā)展的必然趨勢(shì)。短期內(nèi)，多氣體集成傳感器的成本還難以滿足消費(fèi)類電子的需求，單一傳感器會(huì)是一個(gè)過(guò)渡。相信隨著技術(shù)的發(fā)展及成本的下降，消費(fèi)類電子對(duì)多氣體傳感器模組的需求會(huì)有爆發(fā)式增長(zhǎng)。

　　總的來(lái)看，隨著眾廠商的涌入與充分的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，以智能手機(jī)為代表的消費(fèi)類電子市場(chǎng)，已經(jīng)成為加速度計(jì)、陀螺儀等MEMS的紅海市場(chǎng)，然而環(huán)境傳感器作為新的功能需求有望打開(kāi)消費(fèi)電子應(yīng)用的新局面。在集成化方面，組合環(huán)境傳感器可以滿足消費(fèi)電子“小體積”和用戶“多功能”的需求，不過(guò)在當(dāng)前市場(chǎng)爆發(fā)之前成本的控制以及技術(shù)上的挑戰(zhàn)，依然是廠商必須突破的難點(diǎn)。