【導讀】博世傳感器（Bosch Sensortec）在前不久的慕尼黑上海電子展上發布了幾款傳感器新品，其中有一款顆粒物傳感器——據說達到了全球最小，市場同類產品比這顆傳感器大了450倍，還是挺讓人驚艷的。
借著博世發布的這幾款新品的契機，加上我們還特別在慕展上專訪了Bosch Sensortec全球戰略及市場負責人Sebastien Therond先生，我們來談談Bosch Sensortec的市場布局，及消費類傳感器產品的發展趨勢。
Bosch Sensortec全球戰略及市場負責人 Sebastien Therond
博世MEMS傳感器是什么水平？
其實在Bosch Sensortec亞太區總裁王宏宇先生于媒體發布會呈現Bosch Sensortec當前的市場地位時，我們還是有些意外的。至少在消費電子和移動設備領域，Bosch Sensortec這兩年都超過了意法半導體和TDK，成為MEMS領域年度營收最高的企業——而且是從2019年往后就如此的。
其實從整個博世（Bosch）集團的財報，基本看不到Bosch Sensortec的信息，僅在業務板塊介紹的“Mobility Solutions”之下的汽車電子，能夠看到提及Bosch Sensortec GmbH。我們翻看了博世幾年的財報，Bosch Sensortec的財務核算應該是放在了Mobility Solutions下面，而不是Consumer Goods中的。
這家公司，Bosch Sensortec所用的know-how主要來自汽車微系統技術，以此為基礎開發消費電子設備上的傳感器。這應該就是該運營主體上級單位是汽車的原因。而Mobility Solutions就是博世旗下最大的盈利業務，，占到整個集團總營收的將近六成。
王宏宇在介紹中也提到了博世傳感器（Bosch Sensortec）是2005年成立的，“當時我們看到可以將車用技術應用到消費類，也正是因為消費類MEMS市場的發展。”而博世對于MEMS傳感器的研發最初可以追溯到1995年，“當時比較核心的技術是深反應離子刻蝕（Deep Reaction Ion Etching，也被業內稱為Bosch process），這個工藝現在也被MEMS行業廣泛應用。”
目前Bosch Sensortec提供的傳感器產品，主要包含有四類，分別是運動傳感器和智能傳感器系統、環境傳感器、聲學微系統、顯示解決方案。應用到包括智能手機、耳穿戴設備（所謂的hearables）、可穿戴設備、AR/VR眼鏡及頭盔、筆記本和平板電腦、機器人與無人機、游戲和電視，以及物聯網/白色家電/智能家居。
Sebastien說，Bosch Sensortec目前最強的是運動傳感器（motion sensor），包括慣性傳感器、壓力傳感器（尤其liquid resistant-防液體壓力傳感器）；另外，“我們在氣體傳感方面也很強”。
“聲學對我們而言是個新的領域”——Bosch去年收購了MEMS揚聲器廠商Arioso Systems，這對Bosch而言，應該是非常重要的一步——“我們通過收購獲得了很棒的技術，產品現在還沒有上市”，Sebastien在采訪中反復提到了MEMS揚聲器產品，言及Arioso的技術很獨特，在傳感器尺寸、功耗方面很出色，未來大概可以期待一下；此外，王宏宇還提到“顯示解決方案”“正在構建”，主要是應用到VR市場上。
“在MEMS行業里，可能博世是唯一一家在消費類和汽車市場表現都很好的企業——正是因為我們有這兩個領域的市場經驗，可以形成互補。”王宏宇說。
“這包含兩方面。其一，我們在不同的垂直領域與客戶廣泛合作，將我們的解決方案帶到市場，基于我們的傳感器和不同使用場景去適配。”Sebastien在談到不同領域的傳感器相互借鑒時說，“博世的其他業務部門也在使用我們的傳感器。尤其是消費和汽車業務之間，我們在傳感器方面有很深入的合作。”
“原本針對汽車安全相關的系統，如氣囊、ABS、ESP等，我們開發了MEMS傳感器。而2005年Bosch Sensortec的成立就是為了將技術帶到消費市場。此后消費市場發展迅猛，有時我們會反過來把消費領域的創新帶到汽車上。所以博世能夠從不同市場中受益，這也幫助我們Bosch Sensortec進一步提升產品，并應用到不同的用例上。”Sebastien說。
王宏宇也談到：“底層MEMS設計、工藝、生產，這個團隊是同一個團隊”，“基礎技術、生產工藝是共用的；汽車和消費類傳感器是不分開的”。“消費類產品可以給汽車貢獻的是量”，比如手機出貨量相較汽車是高出很多的，“這些量回饋到技術的完善和提高”，“包括晶圓廠的運營質量，和量都有很大的關系”。
后期消費類MEMS傳感器開始“反哺”汽車領域，比如基于消費市場更早出現高集成度的趨勢，“汽車也有這樣的趨勢，就像以前只有兩軸陀螺儀，現在自動駕駛需要六軸傳感器——這些我們已經在消費產品中做好了準備”；另外還有汽車不同的電子元器件越來越有低功耗需求，“我們在消費類產品上已經積累了很多低功耗設計的經驗。”
所以Sebastien總結Bosch在消費電子與移動設備領域MEMS市場成為第一有兩個要素，其一是同時立足于消費與汽車市場，我們“在兩個不同的市場都有很好的理解，都能做出創新”；其次則在于“和競爭對手相比，Bosch Sensortec專注在傳感器上，而不在其他類別的產品上”，“這是我們的核心能力”，則“在傳感器層級，我們能夠真正理解所有客戶的使用場景”，因此也就能夠“持續提升性能、縮減尺寸與功耗，提供更好的解決方案”。
從新產品談MEMS傳感器的發展趨勢
王宏宇在發布會答記者問環節提到了傳感器發展的三大趨勢，更高的集成度、尺寸變小、走向低功耗。這幾點聽起來還是十分理所應當；我們認為，大概還可以加上AI或智能——不過這可能也是走向更高集成度或低功耗的表現。這次發布的幾款傳感器產品，多少也能夠體現這幾個趨勢。
4款新品中最吸引我們目光的是在博世宣傳中、比競品小450倍的BMV080顆粒物傳感器，博世稱其為“全球最小的顆粒物傳感器”。這類傳感器的主要作用是空氣質量檢測，如測量PM2.5；所以應用場景涵蓋了空氣凈化器、智能溫控器等。Sebastien說，由于其尺寸格外小，所以就可以用到可穿戴設備里，比如說智能眼鏡——用于本地檢測空氣質量，給用戶提供信息，了解周遭環境情況。
有關尺寸做小，Sebastien解釋說主要是因為這款傳感器采用了光學方法，“傳感器內部有兩個二極管，一個發射激光，另一個檢測顆粒物的反射；如此就能測量顆粒物濃度”；用光學組件也就避免了傳統方法的大尺寸。因此BMV080傳感器的結構中沒有風扇，也就不會產生噪音；無風扇也就沒有積塵，故免維護，測量精度長時間保持同一水準。
據說這種采用光學檢測方法的無風扇設計在整個行業里是“獨一無二”的；而且博世的宣傳資料中也強調其“高性能”，有著精準的測量水平。猜測這顆傳感器的成本應該會比傳統方案更高，Sebastien提到未來基于產品用量的增加，成本會對應得向現有技術看齊；而且“考慮設備整體成本，小尺寸是有利于節省潛在材料成本的，所以我們認為還是很有吸引力”。
而這次發布的“可編程AI傳感器BHI360/BHI380”則應該是能夠體現“低功耗”和“更高集成度”趨勢的傳感器。這款新品本身是IMU——慣性傳感器，或者叫運動傳感器；這里“可編程”與“AI”主要體現在其中集成了“一顆較小的微控制器”，“在傳感器上就能處理數據”，因此能減少系統功耗。
Sebastien認為，為傳感器加入數據處理和AI能力，“第一能降低功耗”，“因為不需要去調用功耗更高的AP”；“第二在數據隱私方面有很大優勢，因為不需要和云做交互”；此外，“用AI去識別特定的信號，提升了傳感器的數據質量，甚至讓傳感器在應用中的角色變得更重要”；最后，在傳感器融合（sensor fusion）的趨勢下，不同傳感器信號借助于邊緣AI，開拓了全新的應用場景。
有關“AI”在這顆傳感器上的具體應用，Sebastien舉了識別運動類型、行為方式、特定姿勢的例子，即模型在學習某種特定的運動模式以后，就能做出識別。“比如肱二頭肌訓練”，“可穿戴設備因此就能給用戶提供更有價值、有關訓練類型的信息”。
在這顆傳感器的開發上，博世會向客戶提供AI模型——應當是個預訓練模型。基于博世提供的“自學習AI算法”，“我們把模型基礎先做好，交給客戶，客戶可以根據自己的需要做二次開發，傳感器則在某種程度上提升了智能性。”王宏宇談到。
這兩款傳感器的應用范圍涵蓋耳穿戴設備、可穿戴設備、智能手機、平板、智能家居等；Sebastien概括其特性在尺寸小、功耗低。在更具體的應用上，比如空間音頻的頭部定位——這也是我們與Sebastien對話中，他提到TWS耳機接下來的發展方向；還有前文提到的姿勢檢測、運動識別等。
還有兩款新發布的傳感器，分別是防水壓力傳感器BMP585和基于隧道磁阻的磁力計BMM350。
如Sebastien所說，壓力傳感器是Bosch Sensortec的強項，BMP585這類產品不止是防水，還能防包括某些腐蝕性液體；超低功耗、精度高——可在水下精準檢測厘米級高度變化。王宏宇在發布會上談到，這款產品“可以用于非常精準的導航”，另外還有測量身體位置變化，“比如俯臥撐、引體向上——身體在動的時候，傳感器可以測出壓力差”，也就實現了更好的身體跟蹤，可應用于運動健康。
而BMM350磁力計的特點是“非常小”，封裝尺寸在1.28x1.28x0.6mm，不僅適用于電動車、兩輪車，也可用于可穿戴、耳穿戴設備，包括VR眼鏡等應用。王宏宇介紹說BMM350在經過重新設計以后，特定場景下功耗降到了過去的1/20；另外它在噪聲方面有優勢，相較BMM150性能提高近70%，噪聲降到1/3，靈敏度提升將近4倍。將其用于AR/VR頭戴設備的頭部定位、追蹤，基于系統更低的延遲，就能顯著降低可能存在的眩暈感。
博世的中國市場和未來
上述四款產品大致上，應該能夠佐證博世眼中MEMS傳感器的發展趨勢。在這些趨勢和市場需求的帶動下，即便當下正處在消費電子市場的低谷，Sebastien也仍舊認為今年下半年開始，市場已經釋放出恢復的信號；加上社會數字化、可持續發展與低碳大趨勢，以及IoT、自動駕駛等在內的市場熱點，“這些都會驅動傳感器中長期的市場需求”。
Sebastien給出的數據是，根據研究機構預測，預計到2027年，全球AIoT市場規模達到837億美元，從統計年份到2027年的CAGR將近40%。近些年，博世2018年開始建設德雷斯頓（Dresden）的12寸晶圓廠以后，2022年又開始擴建羅伊特林根（Reutlingen）的晶圓廠；另外自本世紀初開始相繼在哈特萬（Hatvan）、羅伊特林根、蘇州、檳城建立成品測試中心，都表現出對于行業未來的信心。
而中國市場，“在未來智能設備發展上會扮演非常重要的角色”。Sebastien援引了國際電子商情的預測數據，中國當前已經是全球最大的智能家居市場消費國。雖然我們不清楚中國市場當前在Bosch Sensortec營收的占比是多少，不過從整個博世集團的角度來看，財報列出了中國區的營收：2022年博世集團882.01億歐元，中國區的銷售額達到175.80億歐元，僅次于博世德國本土銷售額。
王宏宇說，2022年博世在中國的研發費用達到了100億元人民幣，過去10年的累計投資是500億元。這還是比較能夠說明博世對中國市場的態度的——當然這個數字應當不僅限于消費類傳感器產品。“國內幾個大品類的廠家，都是我們常年的合作伙伴，未來合作還會繼續加強。”王宏宇說，“除了主芯片廠，我們也和更多生態伙伴開展深入合作，把AIoT市場做大、做強。”典型的合作像是和潤和軟件共同打造的DAYU200開發板。
Sebastien在列舉傳感器應用場景的例子時提到和國內智能鞋公司“微隊”合作推出搭載BMI270慣性傳感器的足球鞋套件，用于記錄運動員踢球的各種參數數據，以做更進一步的分析。“對于理解各種未來的IoT新型應用場景，中國是很關鍵的市場。”Sebastien說，“我上次來中國是2018年，這次過來才幾天就看到很多東西都不一樣了。”“對我們來說，理解這些改變，以及用戶的需要，市場上又有了什么樣的新方案，這都非常重要。”
“這是個巨大的市場”，“我們相信這個市場長期對傳感器解決方案仍然有著巨大需求。所以我們期望和中國客戶走得更近，與中國的合作伙伴共同擴展AIoT生態系統。因為我們相信，支持中國的發展，并且能夠成為創新的組成部分、給中國市場帶來所需的解決方案，這會是最佳方式。”
本文轉載自電子工程專輯，作者黃燁鋒
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