博世亞太區總裁：未來智能世界需要什麼樣的晶元？

未來的智能世界，可穿戴設備將變得更加無處不在，增強現實(AR)將融入我們的日常生活，而物聯網設備將會以前所未有的規模進入我們的家庭和工作場所。為了實現這一願景，工程師將不得不克服相當大的技術限制和挑戰，他們必須保證在大幅降低設備的功耗、尺寸和成本的同時，仍能提供迅捷、流暢和強大的性能，以打造獨特而直觀的用戶體驗。

「未來物聯網是一個大方向，雖然還有很多不同的挑戰，但是Bosch Sensortec已經準備好在這個領域開拓我們的產品應用。」 Bosch Sensortec GmbH亞太區總裁百里博（Leopold Beer）在不久前結束的慕尼黑電子展上表示。

Bosch Sensortec部門主要業務是消費類感測器，它是博世集團的四大業務部門之一。Leopold Beer 認為，「雖然博世是一個和汽車業務相關的公司，但我們消費類感測器的市場佔有率也相當高。」

圖1：Bosch Sensortec GmbH亞太區總裁百里博（Leopold Beer）。

截止到2017年，博世(Bosch)集團在全球大概有40萬名員工，在60多個不同的國家都有分公司，旗下有四大業務部門，其中最大的是汽車與智能交通技術部，還有工業技術、能源與建築技術，以及消費品部門。

據Leopold Beer介紹，博世集團2017年的銷售額為78億歐元，其中歐洲是其主要的銷售來源，佔比52%，亞太區為30%，美國為18%。其產品主要應用在汽車智能、交通技術、能源建築技術、消費品及工業技術等不用領域。

他特別指出，博世集團在中國有特別多的投資和布局，在中國經營著62家公司，包括49家外商獨資和12家合資公司。2011年到2016年，博世集團在中國投資總額接近229億人民幣，這其中最重要的是工程和研發投資，佔了總投資的10%左右。

需要更加智能的感測器

自從2007年智能手機大爆發後，幾乎所有的手機里都有幾顆感測器存在，而未來，手機將會引入更多，更新的感測器來提升手機的價值。「但是，未來的方向不只是手機，還有AR/VR、智能眼鏡、智能工業技術和機器人等不同的應用，這些應用都需要更好的解決方案，博世未來會針對這些應用做更多的投資。」 Leopold Beer表示。

圖2：感測器發展趨勢。

說到感測器的發展趨勢，Leopold Beer指出，最開始時，感測器只是做一些簡單的應用，比如畫面穩定、橫屏或豎屏等，大部分只需要感測器的原生數據就可以了；隨後感測器的應用被升華，變成更多的需求，比如動作識別，或計步器的應用逐漸進入人們的視野，還有運動檢測，甚至行動監控等，這些應用需要的不只是感測器的原生數據，還需要一些演算法來識別這些數據背後的活動。

現在，感測器的應用又更深入一步了，因為人們不僅想知道走了多少步，還想知道在哪裡走的，如果是登山的話，登了有多高，周圍天氣如何……等等，這就需要更多的智能感測器的加入。

為此，Bosch Sensortec推出了三款核心產品，它們將幫助創意工程師和設計師實現轉型創新，打造更加智能的世界。它們分別是：兼具超低功耗和高性能適用於可穿戴設備的加速度計BMA400、適用於AR/VR的高性能慣性測量單元（IMU）BMI085，以及用於物聯網中虛擬用戶界面的互動式投影模塊。

Bosch Sensortec微機電系統（MEMS）產品領域總負責人Ralf Schellin在新產品的發布會上對媒體表示，「要開啟智能世界，我們首先要了解用戶的痛點在哪裡，再做相應的解決方案，讓設計者或使用者能夠有更好的使用體驗。首先，使用者需要更小尺寸、更好設計的產品，這就需要小尺寸的感測器解決方案。第二，功耗。過去的可穿戴產品，例如手錶，一般都是半年、一年才換一次電池；現在的智能可穿戴產品很多都是戴兩三天就需要充一次電，因此需要低功耗的解決方案來延長電池使用時間。第三，功能方面，之前手錶只能做計步之類的應用，我們需要更多的功能才能吸引到使用者。最後，過去的設計比較單調，現在需要更時尚的產品吸引到使用者，覺得這是個很時髦的產品，而不是個很單純的機器，沒有任何生活的感覺。」

圖3：Bosch Sensortec微機電系統（MEMS）產品領域總負責人Ralf Schellin。

通常加速度計的低功耗和高性能不可兼得，而BMA400在設計時已經同時把這兩個要求設計在產品中。Ralf Schellin強調：「BMA400憑藉其步進式計數器僅4μA的超低耗電量，搭配其智能電源管理功能，能大幅度延長可穿戴設備電池的使用壽命。」

BMA400是專門為可穿戴設備設計的產品，除了兼具低功耗和高性能的特點，它的體積只有2.0 x 2.0 x 0.95mm3，可以設計到很微小的手錶、耳環甚至眼鏡當中，得益於其緊湊型的封裝，BMA400可以被集成至其他可穿戴設備中，助力含有時尚元素的可穿戴設備的推廣。

圖4：BMA400感測器主要特性。

此外，通過其內置的電壓調節器，BMA400能在寬電源電壓範圍內提供穩定的性能，並實現對功耗、噪音和輸出數據速率(ODR)參數的靈活微調。在啟動最高性能設置，在2 20μg/√Hz雜訊頻譜密度中保持連續測量的情況下，BMA400的耗電量約為14μA。而在超低功耗自喚醒模式下，其耗電量可降低至1μA以下。這一新型感測器還提供1KB大小的FIFO儲存空間。

圖5：BMA400如何解決用戶痛點。

除了用於可穿戴設備，BMA400獨一無二的超低功耗和高性能的結合，還能激發開發者設計出更多IoT相關的應用，甚至養殖業、橋樑震動檢測等無法經常更換電池的IoT應用場景。

AR/VR應用最讓人頭疼的問題就是容易讓人產生暈眩，而一旦產生暈眩感，使用者的體驗就會大打折扣。為了解決這一痛點，Bosch Sensortec推出了高性能IMU BMI085，這是一款專為AR/VR應用而設計的高性能慣性測量單元。

針對AR/VR設備最容易出現的暈眩問題，BMI085結合了極低漂移陀螺儀和低雜訊加速度計，可顯著減少令人不適的暈動病效應，其對頭部運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。

圖6：BMI085如何解決用戶痛點。

此外，BMI085具有很高的溫度穩定性，能夠提供令人印象深刻的低溫度係數補償（TCO），通常小於0.2 mg/K，且溫度係數靈敏度（TCS）可達0.002％/K。陀螺儀的偏置不穩定性通常低於2°/h。

Ralf Schellin指出：「低價位的頭戴式顯示器未來兩年會獲得更多的市場份額，但是我們可以看到更多的獨立式的高性能頭盔會長期獲得市場的份額，AR/VR的應用也會快速增長。」

「互動式投影模塊體積小，且具有超低功耗性能，界面在投影的時候移動，不投影時不需要移動。互動式投影模塊可通過MOEMS技術實現免對焦激光投影，並可靈活地將任何錶面轉變為尤為直觀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、智能揚聲器、增強現實眼鏡、可穿戴設備等配合使用。」Bosch Sensortec GmbH 亞太區總裁Leopold Beer表示，「相對於DLP、LCOS技術，MOEMS激光掃描技術是通過激光直接打到要成像的地方，所以不需要鏡片的對焦環來對焦，可實現自動對焦。」

「它結構緊湊，體積很小，同時是高度集成的設計，它包含了激光模塊、電源管理模塊、光學相關模塊，以及驅動的ICE軟體等等。更關鍵的是，交互投影模塊的尺寸還可以大大縮小，甚至可以做進可穿戴手錶里。」 Ralf Schellin補充說。

該模塊是Bosch Sensortec與合作夥伴配合一起生產出來的，可以很方便地集成到最終產品內。

圖7：互動投影模塊的特性。

Bosch Sensortec互動式投影模塊的出現，有望推動物聯網各細分領域的應用達到更高水平。Leopold Beer非常看好交互投影應用的發展， 「未來使用場景將會越來越多，更多的使用者將會接受它的價值。三年以後，可能會迎來一個大量爆發期。」

隨著終端產品對微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網路化的要求，感測器也正向更小、更快、更靈活等方向發展。在Ralf Schellin看來，未來感測器的發展趨勢主要有三個：第一，感測器和感測器之間的整合；第二，感測器與MCU，以及演算法的整合；最後還有整合之後的連接，比如通過藍牙把感測器和處理器整合在一起，提供獨立的模塊給IoT客戶使用。

博世感測器產品的路線圖也是按照這個思路來規劃的。「Bosch Sensortec希望通過不斷創新的技術，推動下游應用的發展，致力於為智能手機、電腦、可穿戴和IoT設備等領域提供世界最先進的感測解決方案。」 Ralf Schellin最後總結說。

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