大飽眼福！博世最新MEMS組合技術(shù)智感物聯(lián)未來

在2018慕尼黑上海電子展上，Bosch Sensortec展示的三款最新核心產(chǎn)品組合，即用于可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)的超低功耗加速度計BMA400，用于增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)的高性能慣性測量單元（IMU）BMI085 ，以及用于物聯(lián)網(wǎng)中虛擬用戶界面的交互式投影模塊。

對于博世MEMS傳感器領(lǐng)域的實(shí)力和創(chuàng)新能力，我們有目共睹，長時間內(nèi)一直保持著全球銷量和增量領(lǐng)先者的地位。博世集團(tuán)以汽車與智能交通技術(shù)、工業(yè)技術(shù)、能源與建筑技術(shù)和消費(fèi)品四大業(yè)務(wù)部門服務(wù)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(dá)780億歐元。Bosch Sensortec亞太區(qū)總裁百里博先生在慕尼黑上海電子展新聞發(fā)布會上介紹了公司最新經(jīng)營狀況。

Bosch Sensortec亞太區(qū)總裁百里博先生

Bosch Sensortec MEMS產(chǎn)品領(lǐng)域總負(fù)責(zé)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(shù)達(dá)到近59，000名。為加強(qiáng)本土創(chuàng)新能力，建立了36家生產(chǎn)基地，其中包含21家汽車相關(guān)生產(chǎn)基地，還有22家技術(shù)研發(fā)中心，其中包含12家汽車相關(guān)技術(shù)研發(fā)中心，在中國有超過6，300名研發(fā)人員。

有如此實(shí)力和創(chuàng)新能力的博世，在以手機(jī)為代表的消費(fèi)電子市場MEMS價格戰(zhàn)如火如荼的時候，博世也有足夠的“轉(zhuǎn)型升級”理由，將放眼可穿戴、AR／VR、物聯(lián)網(wǎng)等新興更具成長空間的市場，來發(fā)展嶄新的、更高難度具挑戰(zhàn)性的MEMS產(chǎn)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(lián)網(wǎng)傳感器及致動器解決方案直擊用戶痛點(diǎn)，引領(lǐng)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(chǎn)品組合，即用于可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)的超低功耗加速度計BMA400，用于增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)的高性能慣性測量單元（IMU）BMI085 ，以及用于物聯(lián)網(wǎng)中虛擬用戶界面的交互式投影模塊。

這些將幫助創(chuàng)意工程師和設(shè)計師正面迎接這些挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新，由此為打造真正更加智能的世界奠定基石。

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Bosch Sensortec展示的三款最新核心產(chǎn)品組合

直擊痛點(diǎn)一：可穿戴設(shè)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(jī)在體積和重量方面越來越大，在運(yùn)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(yùn)動追蹤器等可穿戴設(shè)備的需求，能夠?yàn)榻】?、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（國際數(shù)據(jù)公司）預(yù)測，預(yù)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(fù)合年增長率在2021年增長到2．223億。

無論可穿戴設(shè)備應(yīng)用于何處，都有面臨一個共同的用戶體驗(yàn)問題：消費(fèi)者持續(xù)要求更長的電池壽命，要更方便攜帶，功能多樣性，并且數(shù)據(jù)采集要精準(zhǔn)。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(kuò)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令人興奮的新型可穿戴應(yīng)用（如智能戒指或項(xiàng)鏈）的核心，將是超低功耗和極為高效的用電量。

當(dāng)然，未來可穿戴設(shè)備的需求將遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dāng)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。這種轉(zhuǎn)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(shù)項(xiàng)目的成敗。

那么，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)備呢？運(yùn)動傳感器是可穿戴應(yīng)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(shè)計出了BMA400，一款小巧但功能強(qiáng)大的MEMS加速度傳感器，專門應(yīng)對功耗挑戰(zhàn)。據(jù)Ralf Schellin介紹，BMA400將超低功耗和出色的性能結(jié)合在緊湊封裝中，內(nèi)置計數(shù)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(dāng)前加速度計相比減少十倍，而且性能不打折扣。為了進(jìn)一步延長電池使用壽命，BMA400只有在檢測到物體運(yùn)動時才會自動喚醒，并在運(yùn)動停止后自動恢復(fù)到睡眠模式。

通常，加速度計的設(shè)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(jìn)功能的結(jié)合是當(dāng)今市場上任何其他設(shè)備無可比擬的——可以說已到了遙不可及的程度。

通過連續(xù)測量，此傳感器的高質(zhì)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(shí)警報和由隨機(jī)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(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)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(huán)境振動（如建筑工程）而觸發(fā)的錯誤警報。

加速度計的先進(jìn)功能還將令多功能可穿戴設(shè)備的運(yùn)動檢測和永不斷訊步進(jìn)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、集成即插即用步進(jìn)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。

直擊痛點(diǎn)二：AR／VR用戶不悅的低延遲少眩暈體驗(yàn)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（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(jìn)，但乏善可陳的用戶體驗(yàn)阻礙了其推廣，例如較為嚴(yán)重的延遲、不穩(wěn)定性和噪音會造成暈動病效應(yīng)，進(jìn)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為全面的市場滲透提出了額外的挑戰(zhàn)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)市場至今同樣缺乏真正吸引人的應(yīng)用程序。但是，隨著全新主打品牌增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)／虛擬現(xiàn)實(shí)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(xiàng)技術(shù)可能的應(yīng)用范圍實(shí)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡將在這些方面大受歡迎。總體而言，IDC預(yù)測，到2021年，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)的市場總量將增至8100萬部，相當(dāng)于年復(fù)合增長率高達(dá)56％。

為了實(shí)現(xiàn)必要的關(guān)鍵質(zhì)量以及廣泛的消費(fèi)者接受度，廠商需要找到一種方法來減輕阻礙當(dāng)今增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)／虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品發(fā)展的令人不悅的用戶體驗(yàn)問題。Bosch Sensortec新推出的BMI085 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(yùn)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。

這款采用新型BMI085的VR眼鏡還是很輕巧的

Ralf Schellin進(jìn)一步說到， 新型BMI085的極低延遲使耳機(jī)制造商能夠消除圖像漂移并提供逼真的實(shí)境體驗(yàn)。IMU提供低于3 ms的低運(yùn)動至光子延遲，并且能夠在連續(xù)頭戴式顯示器（HMD）或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭戴式耳機(jī)場景中經(jīng)常遇到的高溫度波動環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)接近完美的穩(wěn)定性。這套系統(tǒng)進(jìn)一步提高了準(zhǔn)確性，對于當(dāng)今快如閃電的高清增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)／虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用來說至關(guān)重要。

傳感器的加速計具有堅(jiān)如磐石般的溫度穩(wěn)定性，能夠提供令人印象深刻的低溫度系數(shù)補(bǔ)償（TCO），通常小于0．2 mg／K，且溫度系數(shù)靈敏度（TCS）可達(dá)0．002％／K。陀螺儀的偏置不穩(wěn)定性通常低于2°／h。

BMI085的陀螺儀具有強(qiáng)大的閉合回路模數(shù)轉(zhuǎn)換機(jī)制，即使在波動較大的溫度環(huán)境下也可確保低漂移特性。加速度計可實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)同步獲得進(jìn)一步提升。

直擊痛點(diǎn)三：用于物聯(lián)網(wǎng)的虛擬且靈活的人機(jī)界面

目前，物聯(lián)網(wǎng)正在推動許多行業(yè)的增長。IDC預(yù)測，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)。為實(shí)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)。

用戶界面這一領(lǐng)域擁有大量改進(jìn)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。為了順暢并擴(kuò)大用戶與技術(shù)之間的互動，博世開發(fā)出獨(dú)家MOEMS激光掃描技術(shù)，用于投影和感應(yīng)交互式圖像，例如菜單。為了促進(jìn)營收，用戶必須能夠看到實(shí)際的產(chǎn)品圖像，因?yàn)閮H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。

交互式投影模塊可實(shí)現(xiàn)免對焦激光投影，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（UI），非常適合與家用電器、智能揚(yáng)聲器、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡、可穿戴設(shè)備等配合使用。

現(xiàn)場演示的一款內(nèi)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(xù)掃描，以檢測用戶的手勢和交互，例如觸摸、拖動或點(diǎn)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，必將為物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)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。

交互式投影模塊具有實(shí)現(xiàn)這一愿景所需的技術(shù)特征，包括免對焦投影、緊湊尺寸和低功耗。此模塊使產(chǎn)品設(shè)計人員能夠創(chuàng)建令人驚嘆的用戶界面概念，這些概念有望使物聯(lián)網(wǎng)、智能家居和其他應(yīng)用的可用性達(dá)到令人難以置信的水平。

無論為互動世界開發(fā)了多少令人興奮的全新應(yīng)用程序，工程師面臨的挑戰(zhàn)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(shè)計師證明自己才能，并創(chuàng)造出令人驚嘆的新產(chǎn)品的用武之地。

毫無疑問，傳感器在這個日益智能化、快速和互聯(lián)的世界中發(fā)揮著巨大的作用。Bosch Sensortec在MEMS和MOEMS技術(shù)領(lǐng)域推出的上述和其他最新創(chuàng)新定會在這場根本性變革中發(fā)揮重要作用，并最終實(shí)現(xiàn)打造更加智能的世界的目標(biāo)。Bosch Sensortec亞太區(qū)總裁百里博先生最后總結(jié)到。