本期文章

別人的價值,不等於你的價值

撰文/王岫晨    

如果你問,是誰改變了這個世界,是蘋果?是三星?是賈伯斯?都不是。我說,是感測器改變了這個世界。



什麼,感測器?感測器不是老早之前就有的東西嗎,為什麼現在才說它改變了這個世界呢?



沒錯,感測器不是新玩意兒。早在20年前,邏輯元件、記憶元件與感測元件就已經並列是電子系統的三大元件。只不過,在20年後的今天,當邏輯、記憶元件已經隨著雲端概念普及,逐漸不被重視的同時,感測元件卻以黑馬之姿,打出一片屬於自己的天下。



感測元件直接與人們的生活密切結合,想了解未來世界將是何種風貌,從感測器下手是個不錯的開始。感測元件怎麼變,未來世界就會怎麼變。根據現有市場的變化與需求,可以歸納出感測器發展的五大方向。



感測元件發展5大趨勢



1.系統多軸化



感測系統朝向多軸化發展,是征服感測應用市場的唯一王道。事實上,感測系統的多軸化腳步,一直沒有停止過。從早一代的單軸感測器,演進到目前常見的3軸、6軸、9軸、10軸、11軸,甚至最新的12軸感測系統,多軸化已經是不可逆的道路。



而感測器所謂的『多軸』,到底有哪幾軸?哪些軸又是必要的,哪些只是次要的?一般來說,從三軸加速度計、三軸陀螺儀到三軸電子羅盤,此9軸已經幾乎成為智慧手機的標準配備,透過這三種感測器已經幾乎可以完成絕大多數的應用,可堪稱是感測系統中的『三大主軸」。



除了這三種感測器之外,包括高度計、壓力計、溫度計與光感計等,都陸續被加入感測系統,成為多軸化的成員之一。目前市場上最新的多軸系統,便是Freescale所主推的12軸感測器平台。既然多軸化已是既定趨勢,未來肯定會有更多廠商持續研發更多軸的感測平台,來符合市場應用需求。



只不過,感測器的多軸化,會不會一直不斷延伸下去,無窮無盡、也沒完沒了?Freescale全球通路發展亞太區總監陳光輝認為,感測器的擴增,當然有其數量的限制,畢竟主要的感測器如加速度計、陀螺儀、電子羅盤等三者就幾乎可以滿足多數的應用環境,目前廠商持續增加的,都是諸如壓力計、溫度計等這類『單軸』感測元件,這些元件可以越加越多,未來消費者隨身攜帶的手機,就會是一個完整的感測系統。



2.高度整合化



HIS微機電系統與感應器部門總監暨首席分析師Jeremie Bouchaud指出,隨著行動裝置內建的感應器數目日益增加,成功整合感測器也更加重要。一句話點出感測器發展的下一個關鍵,就是整合。



既然感測系統多軸化已經是個重要趨勢,隨之而來的整合工作,就是另一件重要的大事。畢竟沒有設計工程師希望看到,所採用的多顆感測器散落在電路版上的每個角落,不僅增加設計的困難度,對於系統的輕薄化也毫無任何幫助。



目前感測器大廠所主推的方案,除了單顆感測器之外,最常見的就是模組化的感測系統。透過模組化的方式,將多軸感測器整合在一起,多半還會加上自家的處理器或MCU等,整套感測系統一起出貨給手機、平板電腦的OEM或ODM,畢其功於一役。



當然,一體化的模組固然可為設計省下不少麻煩事,然而以目前行動裝置輕薄化的趨勢來看,以模組方式來出貨仍然稍嫌笨重了些。看起來進一步透過系統級封裝,來打造單一顆完整的感測系統晶片,將是滿足感測系統高度整合的必要手段。



那麼,何時能有感測系統的SoC單晶片呢?台大電子所所長陳良基認為,直接製作多軸的MEMS感測器系統單晶片,其成本過於昂貴,目前暫時不太可能看到。但或許多年後技術成熟了,會有哪家大廠率先打造出一顆MEMS感測系統單晶片出來也說不定。



「這個世界變化太快了,什麼事情都有可能發生!」陳良基說。



3.技術自有化



感測系統多軸化之後,這代表在同一系統中必須擁有多種不同的感測元件。然而感測元件範圍包山包海,從常見的加速度計、陀螺儀和地磁羅盤,到壓力計、溫度計、光感計,甚至能感測聲音、味覺、嗅覺等感測器,以目前來看,多數廠商至多擁有部分技術,但要廣泛全面包辦所有感測產品,這樣的廠商目前仍少之又少。



不是所有廠商都能一手包辦所有感測元件,目前多以自有技術與向外採購來拼湊。也因此,在多軸感測系統上,最常看見的情況就是『拼裝車』,也就是有幾個感測元件是自家的,有幾個感測元件是跟A公司買的,幾個是跟B公司買的,然後『拼裝』在同一個感測模組上,打造成一個系統。



「這種情況不是不好,」意法半導體策略長Philippe Lambinet說,「只不過既然系統是拼裝而成的,品質總是多少會難以掌握些。」在半導體產業,晶片廠喜歡強調其產品從上中下游一手包辦,就是因為品質能夠自行掌握,不會有外來因素影響。也因此,當自家出品的感測系統中,加入了他廠的感測器,多少總是會令人心理毛毛的,擔心會不會哪天產品出了問題。



「感測技術自有化,將是所有感測大廠致力追求的目標。」不論是自行開發或者透過併購獲得技術,在感測技術自有化之後,感測大廠將更容易打造品質一致的多軸感測平台。重點是,技術自有,對於系統的整合,更將如順水推舟般地容易。


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