過去半個世紀(jì)以來，技術(shù)浪潮一波接著一波，從個人電腦和微處理器到有線電話，再到移動電話和智能手機，每一波浪潮各有其側(cè)重點。下一波浪潮將是現(xiàn)實世界與數(shù)字世界的互連，而傳感器將在其中扮演重要角色。

本文總結(jié)5項筆者特別看好的傳感器技術(shù)與事件，因為它們展現(xiàn)了未來傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。

一、MEMS快速增長：2024年CAGR達(dá)8.2%

根據(jù)Yole Développement，2018年全球MEMS市場達(dá)到了116億美元，預(yù)計到2024年將以8.2%的復(fù)合年均增長率（CAGR）持續(xù)增長。其中，消費應(yīng)用將占MEMS市場的60%，汽車應(yīng)用則占20%。其余的20%包括電信、醫(yī)療、工業(yè)和航空應(yīng)用。

2018-2024年MEMS市場規(guī)模預(yù)測（圖片來源：Yole Développement）

Yole技術(shù)市場分析師Dimitrios Damianos表示，從圖中可看出MEMS有三個增長區(qū)。第一個增長區(qū)主要由傳統(tǒng)的MEMS（如MEMS麥克風(fēng)、慣性、壓力和光學(xué)MEMS）組成，其市值的CAGR約低于5%。

第二個增長區(qū)約在10%到15%之間，包括環(huán)境MEMS、微流體、微測輻射熱計、熱電堆和射頻MEMS。Damianos解釋說：“例如，熱電堆由于成本低廉，可用性高，可用于智能建筑；微流體可用于DNA測序；微測輻射熱計則可作為冗余傳感器，用于實現(xiàn)高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛出租車中的熱成像。”盡管智能手機市場放緩，但5G可望推動新的芯片需求，RF MEMS則可應(yīng)用于新的基站部署和邊緣計算。

Damianos說，最后一個增長區(qū)落在15%到20%之間。微型揚聲器和超聲波指紋等新興MEMS有望推動未來的市場增長。最后，傳感器融合與AI和邊緣計算相結(jié)合，可望刺激新的用例，重振MEMS市場。

二、智能傳感器遵循的六條黃金法則

自動化時代已經(jīng)到來。傳感器在結(jié)合模擬世界與數(shù)字世界的過程中扮演著關(guān)鍵的角色，其部署將使城市、家庭、工廠以及汽車和個人設(shè)備更加智能化。

ST模擬、MEMS和傳感器產(chǎn)品部副總裁Andrea Onetti說：“這是我們第一次看到，兩個從未互相交流的世界開始跨越橋梁共同支持工業(yè)4.0等新趨勢。如今正是提升MEMS能力的最佳時機！”但唯有當(dāng)企業(yè)遵循六大“黃金法則”——更高精度、更低功耗、更精巧、更高可靠性、更高能效以及更智能——才有可能做到這一點。

Onetti說：“過去十年，我們已經(jīng)將功耗降低了2倍，尺寸縮減了70%，成本也減少了75%。這讓我們改善了73%的加速度計噪聲、83%的陀螺儀溫度穩(wěn)定性，并將滿量程范圍提高了100%。”

最后，“我們已經(jīng)能夠插入可在本地處理的數(shù)字功能，提高了整個系統(tǒng)的效率。”隨著傳感器能夠提供越來越精確、與時間相關(guān)的預(yù)處理數(shù)據(jù)，硬件制造商和服務(wù)供應(yīng)商的新商業(yè)模式即將出現(xiàn)。

三、MEMS開發(fā)：云仿真超越原型制作

近年來，仿真技術(shù)，尤其是云仿真，已經(jīng)超越了真實原型制作的效率了。MEMS公司如今正致力于仿真數(shù)以百萬計的潛在傳感器設(shè)計，以減少真實原型制作，最終降低成本、風(fēng)險并縮短上市時間。初創(chuàng)公司OnScale就是其中之一。

OnScale成立于2018年，據(jù)稱已將先進(jìn)的多物理場求解器與近乎無限的云端超級計算能力相結(jié)合。onScale CEO Ian Campbell說：“這使得工程師們可以使用云端的超級計算機，對其MEMS器件展開先進(jìn)的多物理場分析。”

Campbell說：“數(shù)字原型可用于表征真實器件。它提供了真實器件所能提供的所有工程數(shù)據(jù)，但無需經(jīng)歷繁復(fù)的原型制作、封裝、仿真和最后測試的過程。因此，我們可以預(yù)先告訴工程師其器件是否能正常工作，然后再進(jìn)行成本高昂的真實原型制作?！?

作為MEMS云仿真的一部分，OnScale可進(jìn)行數(shù)字認(rèn)證，并研究封裝、組裝的可變性對于整體性能的影響。Campbell說：“如果你選擇MEMS代工合作伙伴或自家的晶圓廠，那么工藝工程師就能幫你收集工藝數(shù)據(jù)。我們可以利用這些信息，并將這些信息反饋給設(shè)計工程師，還可以利用工藝仿真來確保代工產(chǎn)能?！?

四、光譜技術(shù)加速商業(yè)化過程

新型傳感解決方案使得光譜分析的尺寸和成本持續(xù)下降，因此加速了其商業(yè)化的過程。比如ams的光學(xué)傳感技術(shù)，正改變個人健康監(jiān)測和智能農(nóng)業(yè)。

“快速測量物理參數(shù)的需求推動了光譜技術(shù)的小型化發(fā)展。”Ams研發(fā)部資深副總裁Verena Vescoli表示，“根據(jù)檢測的波長范圍，光譜傳感技術(shù)能夠廣泛地應(yīng)用在顏色匹配、化妝品膚色、醫(yī)療保健診斷、食品和農(nóng)業(yè)分析等環(huán)境。”

五、傳感器推動醫(yī)療和時尚可穿戴設(shè)備的發(fā)展