隨著蘋果在iPhone 4里面率先采用MEMS陀螺儀，MEMS陀螺儀正式從軍用設(shè)備、航空航天及汽車等高精端應(yīng)用領(lǐng)域向消費(fèi)類電子市場(chǎng)滲透，特別是手機(jī)這一全球最大消費(fèi)應(yīng)用市場(chǎng)。由此，MEMS陀螺儀的下一波應(yīng)用熱潮也即將撲來……
MEMS陀螺儀向消費(fèi)電子市場(chǎng)滲透
MEMS行業(yè)資深市場(chǎng)人員 陳中南
隨著手機(jī)主平臺(tái)以及硬件方面的差異化越來越小，新興的傳感器是實(shí)現(xiàn)手機(jī)或消費(fèi)電子產(chǎn)品差異化的有效武器。
那么在手機(jī)上采用加速度計(jì)主要做什么？利用加速度計(jì)可以做橫豎屏和一些簡(jiǎn)單的人機(jī)互動(dòng)，但在一些要求精確、細(xì)膩和逼真的應(yīng)用場(chǎng)合，僅僅采用加速度就相形見拙了。而結(jié)合陀螺儀，兩種傳感器形成互補(bǔ)，即可實(shí)現(xiàn)更多的人機(jī)即時(shí)互動(dòng)，比如用手機(jī)在空中寫字、空中簽名，相機(jī)圖像穩(wěn)定，空中鼠標(biāo)，3D遙控器，還可以帶來十分逼真的3D游戲體驗(yàn)；甚至可以控制電源開關(guān)機(jī)和接聽來電等，只要你的算法足夠好并且富有創(chuàng)意。對(duì)于陀螺儀和加速度計(jì)的結(jié)合應(yīng)用，陳中南向記者進(jìn)行了具體講解。
飛思卡爾半導(dǎo)體（中國(guó)）有限公司上海分公司（以下簡(jiǎn)稱“飛思卡爾”）傳感器應(yīng)用工程師賈颯爽也表示，陀螺儀是加速度計(jì)的補(bǔ)充。“手機(jī)上采用陀螺儀多是配合游戲應(yīng)用，現(xiàn)在加速度計(jì)在手機(jī)上的使用已經(jīng)十分普及了，但單純的用加速度計(jì)很難做到精確的測(cè)量，加上陀螺儀可以給用戶更多方式、更逼真的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)，動(dòng)作會(huì)更豐富，可以玩旋轉(zhuǎn)的具有角度變化的動(dòng)作。”
意法半導(dǎo)體研發(fā)（深圳）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“ST”）技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張應(yīng)娜表示，前不久發(fā)布的Android2.3就增加了陀螺儀API，包括壓力傳感器的API也都在里面，這也就是說在未來智能手機(jī)或者平板電腦的應(yīng)用里面，多種MEMS產(chǎn)品的應(yīng)用將會(huì)是一種趨勢(shì)，而這些MEMS傳感器最主要的應(yīng)用，就是可以更逼真的去反映模擬的細(xì)節(jié)的東西，比如模擬人體的姿態(tài)，這是單獨(dú)用一個(gè)G-sensor或者陀螺儀完成不了的。
點(diǎn)亮手機(jī)市場(chǎng)
陳中南認(rèn)為，以后手機(jī)，包括平板電腦玩的不再是硬件，而是內(nèi)容和應(yīng)用。手機(jī)內(nèi)置了陀螺儀、加速度計(jì)和地磁傳感器后，拓寬了其本身的應(yīng)用范疇，提供給了第三方強(qiáng)大的硬件平臺(tái)和無限的應(yīng)用開發(fā)空間，如前面提到的“相機(jī)圖像穩(wěn)定”，做很多新興的手機(jī)游戲，將手機(jī)變成空中鼠標(biāo)、車內(nèi)遙控器等。“隨著系統(tǒng)硬件平臺(tái)方面的差異化越來越小，新興的傳感器或許是實(shí)現(xiàn)手機(jī)、平板電腦或其它消費(fèi)電子產(chǎn)品差異化的有效武器。”
張應(yīng)娜也表示，“隨著蘋果在iPhone4里面率先使用陀螺儀，我們認(rèn)為，繼G-sensor之后，陀螺儀將會(huì)是MEMS器件在消費(fèi)領(lǐng)域的第二個(gè)大的增長(zhǎng)點(diǎn)。當(dāng)然，從現(xiàn)在到未來的兩三年之內(nèi)，G-sensor還是會(huì)占據(jù)最主要的出貨量，但到2014年陀螺儀可能就會(huì)跟G-sensor齊頭并進(jìn)。”張應(yīng)娜十分看好陀螺儀在消費(fèi)類電子市場(chǎng)的應(yīng)用前景，“由于G-sensor和陀螺儀要配合使用，在未來的兩三年之內(nèi)陀螺儀的增長(zhǎng)將超過20%，而且這個(gè)市場(chǎng)的增長(zhǎng)主要在消費(fèi)類電子領(lǐng)域。” 她認(rèn)為，除了智能手機(jī)，在平板電腦、無線手柄等領(lǐng)域，三軸陀螺儀的使用也會(huì)越來越廣泛。“我們跟競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手最大的區(qū)別就是我們主要專注三軸，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為未來的趨勢(shì)一定是三軸，所以你們看到我們?cè)谑袌?chǎng)上大力推廣的都是三軸陀螺儀，其實(shí)單軸、雙軸的模擬陀螺儀也有很大的市場(chǎng)。”
張應(yīng)娜告訴記者，ST并不是最早生產(chǎn)MEMS陀螺儀的廠商，“2009年ST才推出第一款MEMS陀螺儀，但在2009年這一年ST推出了超過30款陀螺儀，從單軸、雙軸到三軸的產(chǎn)品都有，并且在2009年年底推出了世界上體積最小的數(shù)字陀螺儀。”這也足以可以看出ST在MEMS陀螺儀上的投入以及對(duì)這個(gè)產(chǎn)品的應(yīng)用前景的看好。
據(jù)張應(yīng)娜介紹，接下來幾年，出貨量最大的可能還是加速度傳感器，但ST會(huì)有更多的新產(chǎn)品會(huì)在市場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用，比如MEMS麥克風(fēng)、壓力傳感器、磁性傳感器等，這些將會(huì)是ST未來的重點(diǎn)。
看好MEMS陀螺儀在智能手機(jī)上的應(yīng)用前景的還有飛思卡爾半導(dǎo)體（中國(guó)）有限公司上海分公司傳感器應(yīng)用工程師賈颯爽，“蘋果的iPhone 4率先使用MEMS陀螺儀，將有一個(gè)帶動(dòng)作用，很多廠商可能會(huì)跟風(fēng)，以后高端的智能手機(jī)上陀螺儀可能會(huì)成為標(biāo)配。”
飛思卡爾半導(dǎo)體（中國(guó)）有限公司上海分公司傳感器應(yīng)用工程師賈颯爽
蘋果的iPhone 4率先使用MEMS陀螺儀，將有一個(gè)帶動(dòng)作用，很多廠商可能會(huì)跟風(fēng)，以后高端的智能手機(jī)上陀螺儀可能會(huì)成為標(biāo)配。
據(jù)了解，目前飛思卡爾正在開發(fā)三軸陀螺儀。飛思卡爾感測(cè)器部亞太區(qū)和全球分銷發(fā)展總監(jiān)陳光輝就曾經(jīng)透露，由于飛思卡爾擁有三軸陀螺儀的矽智財(cái)IP，因此已計(jì)劃在單個(gè)封裝中提供感測(cè)器解決方案的各式組合，此解決方案將可滿足市場(chǎng)對(duì)于手機(jī)、個(gè)人導(dǎo)航裝置PND及其它可攜式電子產(chǎn)品的尺寸、效能、成本等功能要求。
通過采訪，記者了解到，除了智能手機(jī)，平板電腦、3D遙控器、游戲手柄、空中鼠標(biāo)以及GPS輔助導(dǎo)航等都將是MEMS陀螺儀的潛力應(yīng)用領(lǐng)域。
成本下降速度快 應(yīng)用開發(fā)是關(guān)鍵
目前，雖然MEMS陀螺儀在消費(fèi)類電子產(chǎn)品，特別是智能手機(jī)上的應(yīng)用是一個(gè)熱門話題，但真正廣泛的應(yīng)用似乎還不多見，是因?yàn)橥勇輧x的成本較高還是其它方面的因素？對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士表達(dá)了自己的看法。
張應(yīng)娜表示，“我認(rèn)為陀螺儀主要定義在基于Android或Windows Mobile的高端的智能手機(jī)。一方面，做智能手機(jī)的客戶軟件開發(fā)能力比較強(qiáng)，可以在人機(jī)界面上應(yīng)用這些傳感器做比較有創(chuàng)意的動(dòng)作；另一方面，很多第三方軟件開發(fā)公司也會(huì)基于開放的OS去做很多應(yīng)用開發(fā)，這是利于陀螺儀市場(chǎng)成長(zhǎng)的一種模式。”頓了頓，她進(jìn)一步說道，當(dāng)然，中低端的智能手機(jī)也不一定不會(huì)使用陀螺儀，關(guān)鍵在于應(yīng)用，你能給用戶或你的產(chǎn)品帶來什么樣的應(yīng)用。只有硬件，沒有軟件的應(yīng)用開發(fā)這個(gè)市場(chǎng)也起不來。
張應(yīng)娜認(rèn)為，成本和量永遠(yuǎn)都是一個(gè)相對(duì)應(yīng)的東西，如果是高的成本，那么量就保持在一個(gè)低的水平，當(dāng)成本降下來之后，量可能就會(huì)沖的很快。“陀螺儀的成本比加速度計(jì)當(dāng)年的成本下降速度要快很多，加速度傳感器從3美金到1美金，大概走了4年的時(shí)間，陀螺儀從3美金到1美金大概只需要加速度傳感器一半的時(shí)間。”她表示，ST要做的就是在提升產(chǎn)品性能的同時(shí)降低成本，走整合的路線，同時(shí)也會(huì)基于MEMS推出更多的新產(chǎn)品。
“MEMS是一個(gè)非常了不起的技術(shù)，你會(huì)體會(huì)到這種技術(shù)給你的生活帶來改變。另外，MEMS器件的出現(xiàn)，也會(huì)為手機(jī)帶來一些新的賣點(diǎn)。”張應(yīng)娜說，MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域有兩大領(lǐng)域，一個(gè)是汽車電子，一個(gè)消費(fèi)類電子，2009年時(shí)在汽車電子領(lǐng)域的出貨量比消費(fèi)類電子的整體市場(chǎng)要大，最晚到2014年，陀螺儀在消費(fèi)類電子市場(chǎng)的出貨量肯定會(huì)超過汽車電子，銷售額可能會(huì)和加速度計(jì)接近。
意法半導(dǎo)體研發(fā)（深圳）有限公司技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張應(yīng)娜
最晚到2014年，陀螺儀在消費(fèi)電子市場(chǎng)的出貨量肯定會(huì)超過汽車電子，銷售額可能會(huì)和加速度計(jì)接近。
陳中南也表達(dá)了自己的看法，“陀螺儀要用于手機(jī)上，但智能手機(jī)才是陀螺儀理想的、能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值的平臺(tái)，因兩種或三種傳感器聚合在一起，需要很強(qiáng)的軟件操作系統(tǒng)的支持去處理這些算法并提供給第三方API接口開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)。”陳中南說，“隨著更多的MEMS供應(yīng)商將進(jìn)入這一市場(chǎng)，MEMS陀螺儀的價(jià)格將逐漸下跌。”陳中南認(rèn)為，陀螺儀、加速度計(jì)等MEMS慣性傳感器大量普及，應(yīng)用是關(guān)鍵。“很少有人會(huì)為智能手機(jī)的硬件而買單，而是買它所能提供的應(yīng)用和服務(wù)。陀螺儀、加速度計(jì)與其它的傳感器聚合的應(yīng)用現(xiàn)在見到的還比較少，還有待不斷地開拓和發(fā)展。”
陳中南表示，隨著智能手機(jī)越做越薄，對(duì)陀螺儀以及智能手機(jī)里面的其它元器件，在尺寸、功耗以及性能等方面的要求也會(huì)越來越苛刻。
賈颯爽也認(rèn)為價(jià)格并不是目前阻礙MEMS陀螺儀廣泛應(yīng)用的因素，“一部智能手機(jī)兩三千塊錢，可能沒有誰(shuí)會(huì)在乎一個(gè)陀螺儀多少錢，蘋果在它的iPhone4里面加了加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)以及感光傳感器多種MEMS器件，加速度計(jì)現(xiàn)在已經(jīng)普及，以后高端的智能機(jī)里面可能像iPhone一樣加多種MEMS器件，低端的智能機(jī)可能會(huì)有選擇性的加，比如只加加速度計(jì)和磁力計(jì)，不加陀螺儀。”賈颯爽告訴記者，像空中鼠標(biāo)現(xiàn)在就有幾個(gè)方案，加速度計(jì)+陀螺儀，加速度計(jì)+磁性傳感器，每個(gè)方案都有利有弊，但實(shí)現(xiàn)的效果并沒有太大差別，關(guān)鍵是你選擇哪個(gè)方案。
據(jù)悉，有鑒于中國(guó)大陸MEMS廠商勢(shì)力逐漸抬頭，加上為提高MEMS感測(cè)器在消費(fèi)性電子的市場(chǎng)滲透率，飛思卡爾正在戮力降低MEMS陀螺儀制造成本。陳光輝曾表示，現(xiàn)階段三軸陀螺儀單價(jià)為3美元，仍然偏高，若有機(jī)會(huì)降至1美元以下，則可望成為智能手機(jī)，甚至高階功能手機(jī)的標(biāo)配。
多種MEMS器件集成是趨勢(shì)
隨著多種MEMS傳感器在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中特別是手機(jī)中的應(yīng)用迅速增加，接受記者采訪的業(yè)內(nèi)人士均表示幾種MEMS器件的集成是未來的趨勢(shì)。
賈颯爽也表示，集成是一種趨勢(shì)。一種是把MEMS傳感器與MCU集成在一起，這樣既有傳感器的功能，也有MCU的功能。另外就是把幾個(gè)MEMS器件集成在一起，比如把MEMS陀螺儀與加速度計(jì)集成在一起，把加速地計(jì)和磁性傳感器集成在一起，甚至把陀螺儀、加速度計(jì)和磁性傳感器集成到一顆芯片，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有這樣的產(chǎn)品。賈颯爽認(rèn)為，集成主要是節(jié)省成本、降低功耗。
“各種MEMS傳感器在手機(jī)中的應(yīng)用迅速增加，它們之間的配合可以實(shí)現(xiàn)完美的應(yīng)用，給用戶更好的體驗(yàn)。”張應(yīng)娜說，隨著越來越多的MEMS傳感器被消費(fèi)電子使用，ST會(huì)整合，就是把不同的傳感器整合在同一個(gè)IC里面。比如加速度計(jì)、陀螺儀和磁性傳感器這三種傳感器各有優(yōu)缺點(diǎn)，那它們可以互補(bǔ)，陀螺儀的一些缺陷，磁性傳感器可以進(jìn)行補(bǔ)償，磁性傳感器做不到的陀螺儀可以去補(bǔ)償，另外陀螺儀離不開加速遞計(jì)，因此，這三顆傳感器的工作將不會(huì)是獨(dú)立的，而是融合在一起的。張應(yīng)娜表示，這些傳感器的數(shù)據(jù)可能需要一個(gè)MCU來處理，也許有一天ST會(huì)整合傳感器和MCU。
據(jù)張應(yīng)娜介紹，在智能手機(jī)里面，加速度計(jì)和磁力計(jì)同時(shí)應(yīng)用的情況越來越多，目前ST已經(jīng)可以提供二合一的器件，就是將三軸加速計(jì)和三軸磁力計(jì)集成在一個(gè)封裝里的二合一傳感器模塊。
另?yè)?jù)了解，整合加速計(jì)、陀螺儀和磁感應(yīng)計(jì)，并均衡地利用三者的各自優(yōu)點(diǎn)，還可在導(dǎo)航解決方案的核心部分實(shí)現(xiàn)一個(gè)所謂的慣性測(cè)量單元（IMU）。這就是說，平臺(tái)開發(fā)商可利用最新的MEMS技術(shù)，將慣性傳感器與較傳統(tǒng)的GPS系統(tǒng)配合使用，能夠在衛(wèi)星信號(hào)很弱的高樓林立的市區(qū)或根本沒有信號(hào)的室內(nèi)或地鐵環(huán)境中提供導(dǎo)航服務(wù)?；蛟S在不久的將來，準(zhǔn)確的方位信息與服務(wù)廠商提供的附加中間數(shù)據(jù)將會(huì)整合在一起，并顯示在用戶的手機(jī)顯示屏幕上，為手機(jī)用戶帶來切切實(shí)實(shí)的好處，例如，手機(jī)用戶可以獲得位于某一個(gè)購(gòu)物中心內(nèi)的所有商鋪的準(zhǔn)確信息，找到想要購(gòu)買的產(chǎn)品的方位提示，接收根據(jù)用戶興趣訂制的商品特價(jià)和打折信息。據(jù)悉，這樣的應(yīng)用現(xiàn)已出現(xiàn)在市場(chǎng)上，在荷蘭，Android手機(jī)用戶可以安裝新增的移動(dòng)現(xiàn)實(shí)空間瀏覽器Layar。
隨著MEMS器件集成的趨勢(shì)逐漸明顯，相信不久的將來會(huì)看到更多結(jié)合應(yīng)用處理單元與MEMS慣性傳感器于一體的多合一的產(chǎn)品，屆時(shí)不單MEMS陀螺儀會(huì)得到普及，其它的MEMS器件也會(huì)被廣泛應(yīng)用。
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