MEMS作为智能传感器代表，是目前传感器市场发展的重点，在过去几年里有过非常风光的增长历程，特别在消费类电子“手机”这个行业里。如今随着MEMS技术不断演进，也在尝试新的产业化方向，业界似乎达成了这样一个共识：下一波MEMS发展将会是以工业、医疗及汽车为应用对象的中高端MEMS市场，各路诸侯正在摩拳擦掌，积极布局。
新品发布
近日，意法半导体（ST）在京召开了新产品发布会，为瞄准先进工业感测应用，ST将于今年面向工业市场推出全新的高分辨率、高稳定性的3轴加速度计传感器——IIS3DHHC，并履行其推动先进自动化和工业物联网（IIoT）市场发展的承诺，ST公司将为工业产品提供不低于10年供货保证。IIS3DHHC是2018年第一款亮相的新型传感器，可确保长时间运行，同时在宽温环境内也能够确保测量的精准度。该款产品主要适用于通信系统的天线定位、保证建筑物和桥梁安全的结构健康监测（SHM）设备、以及各种工业平台所用的稳定器或调平器。出色的精度稳定性和耐用性使其非常适用于高灵敏度角度传感器和安全传感器，以及高端数码相机（DSC）的拍照防抖系统。
“为打造高质量工业传感器，意法半导体在MEMS设计和高产率的制造工艺方面加大投入，让客户能以较低的成本拥有超高性能产品。新产品非常适合那些对高精度、重复性和耐用性要求极高的应用。” 意法半导体副总裁，MEMS传感器产品部总经理Andrea Onetti表示。ST预计在未来几个月将持续推出新型的工业级精密传感器，包括多合一传感器、专用传感器和功能完整的惯性测量模块，这些新产品都将纳入ST十年供货承诺之列。
此外在发布会上，意法半导体副总裁、MEMS传感器产品部总经理Andrea Onetti先生还着重介绍了半导体市场的发展趋势，MEMS传感器在不同领域里的应用情况以及在智能工业领域里ST的产品的优势。
意法半导体副总裁、MEMS传感器产品部总经理Andrea Onetti
畅谈MEMS未来发展趋势
在2005年左右MEMS实现了第一次井喷式发展，最主要的受益者为智能手机领域，由于智能的需求，传感器的应用为手机带来了质的飞跃。的确如此，MEMS市场发展已进入“黄金时代”，以智能手机为代表的消费电子产品大幅拉升MEMS器件的出货量。然而，现在似乎已经进入了稳定时期，一方面智能手机/便携式应用市场已接近饱和，MEMS市场增速较之前几年已明显放缓，另外国内公司也批量进入该市场，加剧了竞争态势。但是，在其他市场里依然蕴藏着丰富的“宝藏”等待着被挖掘，比如工业、医疗和汽车领域还在提供增长和盈利的能力。可以看出，新一波MEMS浪潮势必会发生在智能时代中，这不仅限于手机，更多的是为自动化和智能工业领域提供更多元化的服务。
Andrea提到随着智能时代的发展，传感器在其领域里的作用必不可少，而且可以肯定的是传感器在这当中的作用比手机里面的作用大得多。具体来讲，系统会要求传感器的精度更高，要有更好的解决方案以及更高性能的输出。这对于产品的定义、规格制造以及研发都将是一个全新的挑战。
在介绍到ST在20年来的发展进程时，Andrea说道：“在消费领域里，对不同类别的传感器从雏形到大批量生产再到大批量应用的过程中，ST对传感器性能和测试矫正能力的提升都有着自己独到的技术。” 就MEMS这一块来讲，Andrea强调了所有制造的部分全部是由ST公司自己100%掌控，包括生产、矫正和测试环节，均有ST负责优化，这无疑是一个巨大的优势。此外，凭借着超过500万片/天的元器件出货量规模和高产能的优势，在面对工业类应用产量爆发的环境下ST也会从容应对。
ST在智能工业中的关键作用
在工业领域里对传感器的要求更为严苛。Andrea举例道，目前为止，大部分人对MEMS生产的理解还是在过去消费类市场里的应用。以麦克风为例，人的声音频率在20-20KHz的范围内，但在智能制造应用中大都是机器与机器的互动，同样要感知和检测这样的声音的话就需要更高的频谱，更高的带宽。随着应用场景的拓展和工业类应用的广泛性，对于同一个传感器它的应用不一样，规格自然会有所区别。所以设计时要考虑到是否能满足在智能制造、智能工业里面的需求。而且，到了工业类产品，整个的工业设施的生命周期跨度会很久，少则五年多则十年之久。针对这样的需求，ST向市场也做出了郑重承诺，所有在工业类里产品的供货周期也一定会在十年以上。
不论是第四次工业革命还是《中国制造2025》，强调的核心都是智能化。要达到智能制造，就是要让机器更加智能，不仅智能地知道身处的环境和现在的工作状态，还要有自我诊断和自我修复能力。基于此背景下， Andrea强调：“针对工业领域，不同的机器具有不同的功能，每一台机器都有自己的规格设定，要用传感器去检查林林总总的信号，因此传感器就要有针对的去设定。”所以为了解决设定问题，ST还提供了一个非常完整的MCU开发平台，在整个生态链上，用户可以基于这个开发平台去做很多自定义的开发。其灵活性可以完完全全细化到单一机器层面，可以把这些信号上传到系统集成商那里，再由系统集成商提供相应的数据服务。不同类别的传感器可以按照需求去检测，采集林林总总不一样的信息，报到后台去做数据分析，再反馈到各个节点之间做一个闭环的控制。
针对不同的市场需求，在产品布局方面Andrea表示运动传感器只是一个开端，在ST的规划当中，智能工业应用的布局超过了运动传感器本身。在这方面ST有着高超的校正技术，以温度和湿度传感器为例，传感器的特性会在不同的温度下有着不同的表现，如果可以通过很好的温度校正，就可以使整个的性能达到更优的状态。ST后续的布局里面除了有运动、震动、角度测量的MEMS传感器，还有基于温湿度、气压和声音等产品。可以看出，针对智能工业的应用里那些变化多端的需求，ST通过一系列的技术去更改传感器参数以达到工业类的应用、性能、产品的生命周期要求，确保在使用的过程中有实时的性能提升。
设备智能化安装市场需求量巨大
在谈到将工业应用里的设备进行智能加装这一块，Andrea说道：“新设备加装这块每年会有大约8千万美元的市场容量，但是现有设备的升级改造才是更大的蛋糕，难度也是更大的。” 如果要把整个行业变成一个智能的连接网络，从传感器本身到传输方面，ST都可以提供完整的方案；此外，ST的传感器是从消费类应用衍生而来，功耗方面可以做得很好，即便是电池供电的应用，也可以使整个生命周期有效期达到几年以上。
应需而变，量身打造个性方案
条件检测是在智能工业里是重中之重，检测的数据是否精确直接影响着设备的使用效率和寿命。ST以马达检测为例提到了如今数据处理的痛点。众所周知，我们检测到的速度、加速度、声学噪声等数据可告知马达是否工作在正常状态；数据也可以传输到云端，但是随着24小时不间断的信息采集，云端也会承受着巨大的压力。基于此情况，ST按照不同应用的需求可以量身订做，即不同类别的信息可以通过若干个传感器进行本地采集，然后在本地的模块里面进行信号预处理，当经过本地化的人工智能综合判别有异常后再把那些不符合工作状态的数据上报到云端，平时产生的就是些小数据量。这样做既可以精简了整个系统，采集的信号多元性也得到了提升。这套方案表明了ST提供的方案不单单是以检测到这个设备各种信息让整个系统达到更高级别、更高特性的效果为目的，还可以让整个系统在达到更高效果的同时保证了经济性。
在问到MEMS传感器的自动化应用在未来竞争的焦点是什么的时候，Andrea提到了2大方面：一是供应链，在智能制造、智能工业、汽车，特别是工业领域，很多产品具有客户定制化，其需求在数量上跨度很大，这就必然考验了厂商供应链的服务体系，ST将会凭借着自身全控的供应链体系去服务变化多端的市场。二是在产品分类上，ST同样拥有着巨大的优势，他们有着最广泛产品布局，有能力把不同类别的传感器应用到智能工业里，满足应用需求的各种规格，提供更多元化的产品，特别是高精度这一块，ST可以根据不同的应用需求对其裁剪。
综合来看，传感器在工业类应用里较之消费类应用，其主要区别在于性能要求更高了，精度要求更高了，生命周期更长久了。ST有足够的信心凭借着各种先进的方案去服务这个巨大的市场，以更快的速度进行产品布局去完善符合工业类的各种需求。现在来看，他们确实已经在行动，在生命周期方面ST给出了10年供货承诺的保障，在精度方面ST有着对自主产品100%的控制权并且有信心做到更好。
中国未来20年，是物联网，人工智能和智能制造规模化发展的时代。无论哪个领域，传感器作为感知层，都会发挥不可替代的作用。当传感器达到一定数量规模的时候，MEMS技术就会凸显出优越性：低成本，批量化，可大规模生产等特点，注定未来会发展潜力巨大。面对这瞬息万变的智能工业时代，ST已经准备好去迎接在这巨大潜力市场下的任何挑战。
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