智能化MEMS傳感器將成為邊緣應(yīng)用的標(biāo)配

在過(guò)去的幾十年中，傳感器和AI的發(fā)展密不可分。傳感器在A(yíng)I的推動(dòng)下，正經(jīng)歷著從單一硬件到集成更多算法和軟件功能的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)更智能、更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。日前，在第11屆EEVIA年度中國(guó)硬科技媒體論壇暨產(chǎn)業(yè)鏈研創(chuàng)趨勢(shì)展望研討會(huì)上，Bosch Sensortec GmbH高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師皇甫杰介紹了相關(guān)趨勢(shì)，以及Bosch傳感器產(chǎn)品的布局。

智能化趨勢(shì)

在2000年初，傳感器的主要作用是檢測(cè)物理信號(hào)，將它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后提供給上層使用。這一階段，傳感器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，主要由單一的MEMS和模擬前端組成。它們通過(guò)模擬電路處理物理信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。這種設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單和高效，但功能相對(duì)單一。

然而，隨著科技的不斷進(jìn)步，傳感器也開(kāi)始發(fā)生改變，更多的算法和軟件功能被集成到其中，使得傳感器越來(lái)越智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的功能。通過(guò)集成定制化的配置和算法，傳感器不再僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的信號(hào)轉(zhuǎn)換器，而是一個(gè)能夠處理更復(fù)雜任務(wù)的智能設(shè)備。一些高端傳感器甚至集成了可編程處理器，這使得設(shè)計(jì)師可以在傳感器內(nèi)部運(yùn)行AI算法，從而大大提高了其智能化程度。

如今，邊緣AI算法已經(jīng)被成功集成到傳感器中。這要?dú)w功于處理器的功耗已經(jīng)降低到足以在傳感器中運(yùn)行AI算法的程度。同時(shí)，處理能力的提升也使得AI算法能夠在傳感器上實(shí)現(xiàn)有效的運(yùn)行。這一轉(zhuǎn)變使得傳感器從一個(gè)簡(jiǎn)單的硬件載體轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛱幚韽?fù)雜任務(wù)的智能工具。通過(guò)集成AI算法，傳感器能夠更好地理解和利用其收集到的數(shù)據(jù)，從而在更智能的應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮作用。

發(fā)展軌跡

從1996年開(kāi)始，Bosch就開(kāi)始涉足MEMS傳感器領(lǐng)域。當(dāng)年他們推出了第一顆基于6英寸MEMS晶圓的傳感器，應(yīng)用于汽車(chē)，為其在MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2005年，Bosch成立了專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)MEMS傳感器技術(shù)的子公司——Bosch Sensortec，標(biāo)志著B(niǎo)osch開(kāi)始從汽車(chē)領(lǐng)域進(jìn)軍到消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域。

2007年，Bosch Sensortec在中國(guó)上海成立了亞太總部，同年，Bosch MEMS傳感器的出貨量達(dá)到了10億顆。

2010年，Bosch進(jìn)一步推出了8英寸MEMS晶圓。2018年，Bosch的MEMS傳感器出貨量突破了100億顆。

2021年，Bosch在德累斯頓成立了一個(gè)新的晶圓制造廠(chǎng)，并推出了12英寸晶圓。同時(shí)，其MEMS傳感器出貨量突破150億顆，這一數(shù)字的背后是Bosch在汽車(chē)、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品以及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的廣泛布局和滲透。其中，智能傳感器正在成為新的增長(zhǎng)動(dòng)力。

協(xié)同邊緣智能化

通過(guò)內(nèi)置一顆超低功耗的處理器，集成AI算法的智能傳感器即可為應(yīng)用場(chǎng)景的智能化發(fā)揮重要作用，這也是Bosch Sensortec正在推動(dòng)的產(chǎn)品?；矢鼙硎?，將AI算法集成到傳感器中，可以為應(yīng)用帶來(lái)四個(gè)優(yōu)勢(shì)：

一、可以在器件端實(shí)現(xiàn)定制化或個(gè)性化，使其識(shí)別精度適應(yīng)到每一個(gè)獨(dú)立的用戶(hù)，以滿(mǎn)足不同的需求；

二、傳感器的數(shù)據(jù)不需要上傳到云端，只是存在設(shè)備本身，甚至傳感器內(nèi)部。這樣可以保證傳感器數(shù)據(jù)以及用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全性；

三、可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)。由于無(wú)需將數(shù)據(jù)上傳云端，再反饋到設(shè)備端，因此沒(méi)有中間的過(guò)程，直接在器件中做響應(yīng)，因此提高了工作效率；

四、可以進(jìn)一步減少設(shè)備的功耗，延長(zhǎng)電池的使用壽命或日常使用時(shí)間。

圖：智能傳感器在邊緣側(cè)的協(xié)同應(yīng)用

例如Bosch Sensortec推出的慣性傳感器BHI380，其內(nèi)部集成的超低功耗處理器在處理數(shù)據(jù)時(shí)功耗低于1mA。除了已經(jīng)集成的AI算法，用戶(hù)也可以進(jìn)行自己的二次開(kāi)發(fā)，具備很高的可擴(kuò)展性。該器件為T(mén)WS的3D音效、動(dòng)作識(shí)別和人機(jī)交互的快速響應(yīng)、PDR（步行導(dǎo)航）的軌跡記錄和室內(nèi)路徑規(guī)劃，以及AI健身的動(dòng)作追蹤和運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)提供了更好的體驗(yàn)和更低的功耗。

總結(jié)

回顧過(guò)去二十多年，Bosch的MEMS傳感器已經(jīng)從汽車(chē)領(lǐng)域拓展到了消費(fèi)領(lǐng)域，再進(jìn)一步滲透到了物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。這種發(fā)展路徑不僅反映了Bosch在MEMS傳感器技術(shù)上的持續(xù)創(chuàng)新，也揭示了傳感器在推動(dòng)智能科技發(fā)展中的關(guān)鍵作用。

未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的進(jìn)一步普及和智能化需求的不斷提升，智能化的MEMS 傳感器將成為邊緣側(cè)應(yīng)用的標(biāo)配，這一趨勢(shì)將進(jìn)一步改變傳感器行業(yè)，并催生出更多具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品和服務(wù)。