不止手機，可穿戴、AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)正成為電子元器件微型機電系統(tǒng)（MEMS）市場的關(guān)鍵驅(qū)動力

不止手機，可穿戴、AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)正成為電子元器件微型機電系統(tǒng)（MEMS）市場的關(guān)鍵驅(qū)動力——可穿戴設(shè)備將變得更加無處不在，增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實將融入我們的日常生活，而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將以前所未有的規(guī)模進入各行各業(yè)。

為應(yīng)對這一趨勢，并幫助工程師們克服種種技術(shù)限制與挑戰(zhàn)。博世（Bosch）正由汽車和消費電子向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型，以期通過面向智能化的技術(shù)創(chuàng)新、完備的產(chǎn)品組合，以及廣泛的生態(tài)合作，來推動MEMS產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，從而“開啟一個更加智能的世界（Enables a Smarter Wrold）”。如今，博世的MEMS不僅應(yīng)用在從智能手機到幾乎所有的智能電子消費設(shè)備，工業(yè)和物流、智能家居和建筑、健身和康樂等設(shè)施中亦可找到它們的存在。

在2018年慕尼黑上海電子展上，作為全球創(chuàng)新型MEMS傳感器及致動器解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商的Bosch Sensortec展示了三款核心產(chǎn)品，包括適用于可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)的超低功耗加速度計BMA400、用于增強和虛擬現(xiàn)實的高性能慣性測量單元（IMU）BMI085和用于物聯(lián)網(wǎng)中虛擬用戶界面的交互式投影模塊。

“在博世，每年均會將10%以上的收入投入到研發(fā)創(chuàng)新之中，并針對不同應(yīng)用場景開發(fā)各種用例；同時，我們作為領(lǐng)先供應(yīng)商與許多客戶都有溝通，深刻理解他們的需求以及他們對于未來的洞見。通過這兩方面的結(jié)合，我們能夠做出最好的產(chǎn)品來，為客戶乃至整個生態(tài)帶來更多價值，而這正是我們一直堅持的觀念和所做的事情。”Bosch Sensortec亞太區(qū)總裁百里博（Leopold Beer）在展會期間的媒體見面會上這樣說道。

加速度計：超低功耗與高性能相結(jié)合

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(shè)備的需求，能夠為健康、體育和健身監(jiān)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(fā)揮著日益重要的作用。

IDC的預(yù)測顯示，到2021年，可穿戴設(shè)備的出貨量將增長到超過2.2億部，幾乎是2017年數(shù)字的兩倍。同時，未來可穿戴設(shè)備的需求將遠遠超出健康和健身，并以多種功能、視覺設(shè)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(lǐng)域。

而無論可穿戴設(shè)備應(yīng)用于何處，都有一個共同的訴求點——消費者持續(xù)要求更長的電池壽命，以避免頻繁充電。百里博指出，降低功耗為希望在目前競爭激烈的環(huán)境中取得成功、并擴大市場份額的創(chuàng)新型制造商帶來了巨大的競爭優(yōu)勢；在不久的將來推出的眾多新型可穿戴應(yīng)用的核心，諸如智能戒指或項鏈，將是超低功耗和極為高效的用電量。

產(chǎn)品制造商如何能夠真正降低功耗，以打造此類新型設(shè)備？運動傳感器是可穿戴應(yīng)用中不可或缺的組件。據(jù)Bosch Sensortec MEMS產(chǎn)品領(lǐng)域總負責(zé)人Ralf Schellin介紹，為了克服上述長期存在的障礙，Bosch Sensortec設(shè)計出了BMA400，一款小巧但功能強大的MEMS加速度傳感器，專門應(yīng)對功耗挑戰(zhàn)。

BMA400將超低功耗和出色的性能結(jié)合在緊湊封裝中，用電量與當前加速度計相比減少十倍，而且性能不打折扣；加速度計的先進功能還將令多功能可穿戴設(shè)備的運動檢測和永不斷訊步進計數(shù)功能不會消耗應(yīng)用處理器的功率；得益于其緊湊的封裝（體積大小僅2.0x2.0x0.95mm3）、集成即插即用步進計數(shù)器，以及活動識別功能，BMA400易于集成至新型可穿戴設(shè)備中，為新穎、令人興奮和時尚設(shè)備的發(fā)展提供助力。

“BMA400憑借其步進式計數(shù)器僅4μA的超低耗電量，和其智能電源管理功能，能前所未有延長可穿戴設(shè)備所配電池的使用壽命。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(fù)到睡眠模式?！盨chellin表示，在2018年國際消費電子展（CES）上，BMA400贏得了嵌入式技術(shù)類別的創(chuàng)新獎。

高性能IMU：使能身臨其境的AR/VR體驗

AR和VR是一個多年來一直持續(xù)發(fā)展的市場。雖然必要的技術(shù)已穩(wěn)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(wěn)定性和噪音會造成暈動病效應(yīng)，進而導(dǎo)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(shè)備過熱、無線數(shù)據(jù)傳輸速度和可靠性，以及通常較高的價格等問題對全面的市場滲透提出了額外的挑戰(zhàn)，Schellin細數(shù)行業(yè)“痛點”道。

AR和VR市場至今同樣缺乏真正吸引人的應(yīng)用程序。但是，隨著全新主打品牌AR/VR產(chǎn)品的上市，這些領(lǐng)域移動設(shè)備的前景開始呈現(xiàn)動態(tài)發(fā)展。這項技術(shù)可能的應(yīng)用范圍實際上無窮無盡，例如在教育和工業(yè)方面便擁有巨大的潛力，增強現(xiàn)實眼鏡將在這些方面大受歡迎。根據(jù)IDC預(yù)測，到2021年，AR/VR頭盔的市場出貨量將增至8120萬部，相當于年復(fù)合增長率高達56.1%。

為了實現(xiàn)必要的關(guān)鍵質(zhì)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AR/VR產(chǎn)品發(fā)展的令人不悅的用戶體驗問題。Bosch Sensortec在本屆慕尼黑上海電子展上新推出的BMI085是一款高性能6軸慣性測量單元，可以應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，使制造商能夠提供真實、身臨其境的體驗，避免由延遲造成的問題。

“博世在慣性MEMS傳感器和加速度計領(lǐng)域擁有超過20年的經(jīng)驗，并將汽車級的可靠性和性能帶入消費電子傳感器領(lǐng)域?！痹赟chellin口中，這一緊湊型MEMS傳感器封裝具有多種功能，結(jié)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(yīng)；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，提供低于3ms的低運動至光子延遲，并且能夠在連續(xù)頭戴式顯示器（HMD）或AR頭戴式耳機場景中經(jīng)常遇到的高溫度波動環(huán)境下，實現(xiàn)接近完美的穩(wěn)定性；此外，傳感器的加速計具有“堅如磐石”般的溫度穩(wěn)定性，溫度系數(shù)補償（TCO）通常小于0.2 mg/K，且溫度系數(shù)靈敏度（TCS）可達0.002％/K。

交互式投影模塊：將物聯(lián)網(wǎng)推向更高水平

作為眾所矚目的焦點，物聯(lián)網(wǎng)正在推動許多行業(yè)的增長。IDC預(yù)計，2018年度全球物聯(lián)網(wǎng)支出將超過7720億美元，到2020年將突破1萬億美元大關(guān)；超過300億的設(shè)備將在2020年連接到物聯(lián)網(wǎng)上。為實現(xiàn)如此大膽的增長預(yù)測，物聯(lián)網(wǎng)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(shù)挑戰(zhàn)。

在百里博看來，用戶界面這一領(lǐng)域擁有大量改進空間，以及尚待開發(fā)的潛力，能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)推向更高水平。為順暢并擴大用戶與技術(shù)之間的互動，它已開發(fā)出獨有的MOEMS激光掃描技術(shù)，用于投影和感應(yīng)交互式圖像；“為了促進營收，用戶必須能夠看到實際的產(chǎn)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(fā)客戶在例如網(wǎng)上購物時的購買行為。”

交互式投影模塊具備免對焦投影、緊湊尺寸和低功耗的特征，并可靈活地將任何表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛葹橹庇^和具有視覺吸引力的虛擬用戶界面，非常適合與家用電器、智能揚聲器、增強現(xiàn)實眼鏡、可穿戴設(shè)備等配合使用，Schellin補充道。

具體而言，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(xù)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(yīng)用可能性，無需受到物理控制撥號和按鈕的阻礙，將為物聯(lián)網(wǎng)和消費產(chǎn)品空間帶來革新；普通設(shè)備將立刻擁有無限靈活的物聯(lián)網(wǎng)界面，并且得益于其緊湊且節(jié)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(shè)備投影用戶界面圖像。

“新的市場需要新的解決方案。Bosch Sensortec在MEMS和MOEMS技術(shù)領(lǐng)域推出的上述和其他最新創(chuàng)新一定會在這場根本性變革中發(fā)揮重要作用，并最終實現(xiàn)‘打造更加智能的世界’的目標。”百里博總結(jié)說