【導讀】隨著各種應用軟件的發(fā)展，產(chǎn)品的應用范圍愈來愈廣泛，感測元件的技術愈來愈成熟，運動器材、家電、工業(yè)用途、安全監(jiān)控、醫(yī)療復健等，都可以看到感測元件的應用。而意法半導體持續(xù)站穩(wěn)全球MEMS龍頭地位。
隨著行動裝置的銷售量快速成長，無論是剛問世的Windows 8平版、手機，還是蘋果計算機已經(jīng)推出多年的iPhone、iPad等智能型產(chǎn)品，都大量使用了多種感測元件，進而提供更多附加價值的應用模式，如體感游戲、羅盤、導航等等，以吸引消費者購買的意愿。
在各種感測元件大量問世后，便已經(jīng)大量改變信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，例如以往游戲多半是強調畫面細膩、故事內容的流暢度等等，但是自從任天堂推出第一款體感游戲之后，就改變了游戲設計的趨勢。許多廠商開始把感測元件應用游戲中，以提供消費者更佳的游戲體驗。此外，在智能型手機成為市場主流之后，各種APPS在開發(fā)的過程中，也都會使用手機內建的GPS功能，以便依照消費者所在的位置，提供最適宜的LBS服務。
意法半導體MEMS產(chǎn)品部業(yè)務開發(fā)經(jīng)理Roberto De Nuccio表示：“MEMS問世之后，不僅讓很多人的創(chuàng)意得以實現(xiàn)，更改變了人類的生活模式，也讓信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有了極大變革。”許多以往只能夠在實驗室看到的產(chǎn)品，現(xiàn)在透過感測元件的協(xié)助，都可以轉變成為消費者垂手可得的商品，更帶動了整體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。
圖1：意法半導體MEMS產(chǎn)品部業(yè)務開發(fā)經(jīng)理Roberto De Nuccio
MEMS應用范圍持續(xù)擴大 中產(chǎn)階級左右市場趨勢
根據(jù)聯(lián)合國所提供的一份資料顯示，盡管許多先進國家的出生率非常低，但全球人口數(shù)依然呈現(xiàn)快速增加的趨勢，預計2010到2050年之間便會有23億人口出生。但是另一方面在醫(yī)療技術不斷進步，人類平均壽命不斷延長下，卻也衍生出老年人口急速增加的問題，預計在2050年前會增加至少13億的老年人口。在此種狀況下，如何善用各種智能型的裝置，降低老年人口照護的成本，勢必是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。
此外，隨著全球中產(chǎn)階級的大量崛起，已經(jīng)成為消費市場的主要族群。由于此類族群具備購買力強、教育程度高，對新科技產(chǎn)品的接受力強，所以不光會帶動智能型裝置的普及速度，也會左右信息產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展。根據(jù)市場調查機構的預估，截至2015年，全球將會有超過20億采用多個感測元件的智能型裝置，范圍將會從智能型手機，延伸到家電、汽車、醫(yī)療照護等領域，并且強調省電、安全等機制，以滿足不同環(huán)境下的應用需求。
目前市面上常見的感測元件類型，包含動作感測元件、光學感測元件、環(huán)境感測元件、壓力感測元件等等，產(chǎn)品可以在接收到特定的訊號或反應時，將物理量或化學量轉換成對應輸出，以提供開發(fā)人員使用。以出貨量已經(jīng)超過個人計算機的智能型裝置為例，內部便使用了大量采用感測元件，除了早期常見的環(huán)境、重力感測等元件外，最近又開始加入具備人臉辨識機制、虹膜辨識的生物感測元件，以創(chuàng)造出更多不同方面的應用。
“在各種創(chuàng)意的帶動下，感測元件的應用范圍已經(jīng)愈來愈廣泛。”意法半導體技術營銷經(jīng)理郁正德解釋：“除了大家熟知的智能型手機、體感游戲之外，也被大量應用在虛擬實境、遙控直升機的控制上，甚至已經(jīng)有廠商將此技術與機車結合，創(chuàng)造出具備自我平衡能力GYRO摩托車，以避免發(fā)生騎士摔車的狀況。”
身為全球感測元件領導品牌的意法半導體，截至目前為止已經(jīng)銷售超過50億個感測元件，其中在加速感測元件的市場占有率已經(jīng)超過50%，2011年出貨量更達到6億5,000萬顆的規(guī)模，至于成長速度最快的陀螺儀，全球市占率更已經(jīng)高達60%。
其實意法半導體會備受廠商青睞的原因，在于產(chǎn)品種類相當齊全，除了常見的加速度計、陀螺儀之外，也擁有觸控與生物感應元件，開發(fā)商只要利用其推出的iNEMO解決方案，即可快速針對消費市場的需求推出產(chǎn)品。
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動作感應器使用率最高 意法保有領先地位
感測元件的種類非常多，其中又以動作感測元件的應用最為廣泛，早期多半被應用在筆記本電腦中上，許多產(chǎn)品都有內建陀螺儀傳感器，以便在設備不小心掉落時，可以提早將硬盤機的讀寫頭移開，以確保資料的安全。其實依照動作感測元件的特性，大致可分成磁力、加速度計、陀螺儀、壓力傳感器等，其中最常見的加速度計感測元件，主要是計算在三維度空間中，各軸線發(fā)生的線性速率變化，至于陀螺儀則是量測各軸向發(fā)生的角速度變化，壓力感應元件則能藉由壓力的不同，提供垂直空間變化的數(shù)值。
意法半導體資深技術營銷工程師李炯毅指出：“動作感應器被應用在行動裝置的比例愈來愈高，意法半導體在行動裝置市場的占有率更是第一名，包含三星、蘋果都是采用我們的產(chǎn)品，其關鍵在于意法半導體能提供體積更小的元件，可讓廠商創(chuàng)造出更輕薄的商品，并且具備低電力消耗的特性，更能夠延長使用時間。”
舉例而言，三星推出的Galaxy SIII、Note II 10.1等等，便使用了意法半導體設計的6軸感應元件，至于蘋果計算機新發(fā)表的iPhone 5，則使用了加速度器與陀螺儀等。值得一提的是，意法半導體本身擁有完整的半導體產(chǎn)線、封裝廠與實驗室，除可提供客制化的服務外，也已經(jīng)推出全球最小的陀螺儀，可讓智能型手機也具備防手震的功能，提供消費者更多的拍照樂趣。
以目前最受歡迎的加速度器LIS3DH為例，便是在保有12bit的靈敏度下，還擁有低耗電的特性，在省電模式下的耗電量僅為2uA，關機狀態(tài)更僅有0.5uA。至于另一款強調效能的LIS3DSH，靈敏度可高達14bit，而且還具備低噪的特性，有利于提高商品的附加價值。
觸控切入三星供應鏈 跨足微型投影解決方案
其實感測元件種類除了常見的動作、壓力感應之外，MEMS麥克風也已經(jīng)取代傳統(tǒng)電阻式麥克風，成為許多消費性電子產(chǎn)品的首選。MEMS麥克風最大的特色，在于具備體積小、抗RF的特性，能夠擷取到更純凈的聲音來源，所以已經(jīng)被大量應用在各種智能型裝置、筆記本電腦上。
市面上提供MEMS麥克風的品牌非常多，但是質量差距卻非常大，開發(fā)人員可以從元件的靈敏度、噪音量、以及訊噪比(SNR)來評斷其優(yōu)劣程度。以意法半導體的產(chǎn)品為例，不僅具備更廣域的收音能力，SNR更可達到63db，AOP則有150db的水平，尤其體積更遠遠比競爭對手要輕薄，更具備低耗電的特性。
“相較于其它競爭對手，我們在MEMS麥克風的設計上有三大創(chuàng)新技術。”意法半導體技術營銷經(jīng)理蘇振隆解釋：“首先是擁有更廣域的收音能力，其次則是強化靈敏度與降低能源消耗，最后則是降低產(chǎn)品的體積，方便開發(fā)人員設計新商品。”尤其許多智能型裝置為了提供更佳的收音效果，往往會在產(chǎn)品中使用多個MEMS麥克風，以隔離不必要的背景雜音，因此體積小、省電的特性便顯得更為重要。
近幾年來智能型設備大量普及的重要原因，在于觸控感應技術獲得重大突破，支持多點感應的電容技術，由于更符合多數(shù)人的使用習慣，自然也成為目前的主流技術。意法半導體自從2012年推出FingerTips元件后，由于只需要一顆單芯片便可提供多點控制的功能，加上還具備高效能的SNR特性，所以很快便成為三星電子的主要供應商之一。
意法半導體技術營銷經(jīng)理王嘉愉表示：“FingerTips系列控制器適用于市面上各種觸控屏幕，而且后續(xù)的產(chǎn)品發(fā)展藍圖非常完整，絕對可以滿足廠商開發(fā)新商品的需求。”目前FingerTips控制器可以分成K、S系列，其中2012年正式開始供貨的K系列，一共有3種不同的芯片可以選擇，其中FingerTips-STMT04E是針對3.2-4寸的智能型手機設計，而FingerTips-STMT07則是為5.5-10.1寸的平板計算機所量身打造。至于即將在2013年開始供貨的FingerTips S系列，除支持到13.3寸的產(chǎn)品之外，還增加了防水與手套觸控的功能，而且SNR更一口氣提升2倍，達到100:1的水平。
除了持續(xù)推出觸控解決方案之外，意法半導體察覺智能型手機已經(jīng)成為商務人士不可或缺的工具，所以也針對微投影市場的需求，開始提供相關解決方案，希望與合作伙伴搶攻難得一見的商機。
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意法半導體資深技術營銷工程師李炯毅指出：“動作感應器被應用在行動裝置的比例愈來愈高，意法半導體在行動裝置市場的占有率更是第一名，包含三星、蘋果都是采用我們的產(chǎn)品，其關鍵在于意法半導體能提供體積更小的元件，可讓廠商創(chuàng)造出更輕薄的商品，并且具備低電力消耗的特性，更能夠延長使用時間。”
舉例而言，三星推出的Galaxy SIII、Note II 10.1等等，便使用了意法半導體設計的6軸感應元件，至于蘋果計算機新發(fā)表的iPhone 5，則使用了加速度器與陀螺儀等。值得一提的是，意法半導體本身擁有完整的半導體產(chǎn)線、封裝廠與實驗室，除可提供客制化的服務外，也已經(jīng)推出全球最小的陀螺儀，可讓智能型手機也具備防手震的功能，提供消費者更多的拍照樂趣。
以目前最受歡迎的加速度器LIS3DH為例，便是在保有12bit的靈敏度下，還擁有低耗電的特性，在省電模式下的耗電量僅為2uA，關機狀態(tài)更僅有0.5uA。至于另一款強調效能的LIS3DSH，靈敏度可高達14bit，而且還具備低噪的特性，有利于提高商品的附加價值。
觸控切入三星供應鏈 跨足微型投影解決方案
其實感測元件種類除了常見的動作、壓力感應之外，MEMS麥克風也已經(jīng)取代傳統(tǒng)電阻式麥克風，成為許多消費性電子產(chǎn)品的首選。MEMS麥克風最大的特色，在于具備體積小、抗RF的特性，能夠擷取到更純凈的聲音來源，所以已經(jīng)被大量應用在各種智能型裝置、筆記本電腦上。
市面上提供MEMS麥克風的品牌非常多，但是質量差距卻非常大，開發(fā)人員可以從元件的靈敏度、噪音量、以及訊噪比(SNR)來評斷其優(yōu)劣程度。以意法半導體的產(chǎn)品為例，不僅具備更廣域的收音能力，SNR更可達到63db，AOP則有150db的水平，尤其體積更遠遠比競爭對手要輕薄，更具備低耗電的特性。
“相較于其它競爭對手，我們在MEMS麥克風的設計上有三大創(chuàng)新技術。”意法半導體技術營銷經(jīng)理蘇振隆解釋：“首先是擁有更廣域的收音能力，其次則是強化靈敏度與降低能源消耗，最后則是降低產(chǎn)品的體積，方便開發(fā)人員設計新商品。”尤其許多智能型裝置為了提供更佳的收音效果，往往會在產(chǎn)品中使用多個MEMS麥克風，以隔離不必要的背景雜音，因此體積小、省電的特性便顯得更為重要。
近幾年來智能型設備大量普及的重要原因，在于觸控感應技術獲得重大突破，支持多點感應的電容技術，由于更符合多數(shù)人的使用習慣，自然也成為目前的主流技術。意法半導體自從2012年推出FingerTips元件后，由于只需要一顆單芯片便可提供多點控制的功能，加上還具備高效能的SNR特性，所以很快便成為三星電子的主要供應商之一。
意法半導體技術營銷經(jīng)理王嘉愉表示：“FingerTips系列控制器適用于市面上各種觸控屏幕，而且后續(xù)的產(chǎn)品發(fā)展藍圖非常完整，絕對可以滿足廠商開發(fā)新商品的需求。”目前FingerTips控制器可以分成K、S系列，其中2012年正式開始供貨的K系列，一共有3種不同的芯片可以選擇，其中FingerTips-STMT04E是針對3.2-4寸的智能型手機設計，而FingerTips-STMT07則是為5.5-10.1寸的平板計算機所量身打造。至于即將在2013年開始供貨的FingerTips S系列，除支持到13.3寸的產(chǎn)品之外，還增加了防水與手套觸控的功能，而且SNR更一口氣提升2倍，達到100:1的水平。
除了持續(xù)推出觸控解決方案之外，意法半導體察覺智能型手機已經(jīng)成為商務人士不可或缺的工具，所以也針對微投影市場的需求，開始提供相關解決方案，希望與合作伙伴搶攻難得一見的商機。
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提升老年照護質量 意法半導體持續(xù)投入照護產(chǎn)業(yè)
目前感測元件除了被大量應用在智能型裝置、工業(yè)計算機等領域外，醫(yī)療照護產(chǎn)業(yè)也是各大廠商極力發(fā)展的重點。雖然受惠于現(xiàn)代醫(yī)學的進步，人類平均壽命愈來愈長，但是卻也衍生出老年人口的照護問題，若能善用感測元件的協(xié)助，勢必能夠降低高齡人口照護的問題。
換句話說，也就是利用垂手可得的智能型手機，與消費型的醫(yī)療檢查設備連結，方便讓每個人都能夠隨時了解自身的身體狀況。一旦檢查所得到的數(shù)字異常，即可隨時將資料傳至指定醫(yī)療院所，讓專業(yè)醫(yī)護人員進一步判讀，再決定是否要到醫(yī)院接受進一步檢查，以便讓有限的醫(yī)療資源可獲得最妥善利用。
意法半導體技術營銷經(jīng)理劉岳光指出：“我們針對醫(yī)療照護推出的STBLC01、BlueNRG，都是采用以藍牙技術進行資料傳輸，但卻能在維持1Mbps的傳輸速度下，具備低耗電的特性，能有效延長電池的使用時間。”為了降低合作伙伴的開發(fā)成本，意法半導體也推出包含STBLC01、SPIRIT1等開發(fā)套件，可讓設計團隊快速驗證創(chuàng)意或概念是否可行，再決定是否要投入量產(chǎn)。
以目前各項消費電子應用感測元件的狀況來看，智能型手機一直是使用數(shù)量最大的產(chǎn)品之一，除了大家已經(jīng)習慣的觸控元件之外，GPS也是另一項最被廣泛使用的功能，尤其LBS的應用更是未來發(fā)展的重點。但是戶外的LBS應用，由于與政府開放Open Data的速度息息相關，在相關法令尚未明確的狀況下，所以目前主要都是開發(fā)室內LBS應用為主。舉例而言，大型賣場可以透過室內定位技術，了解每位顧客的所在位置，以便提供鄰近商品的優(yōu)惠訊息。若顧客需要尋找某種商品時，只要利用智能型手機查詢即可，不需要在跑至服務臺尋求協(xié)助，無形之中便能夠得到更佳的購物經(jīng)驗。
“CSR很早就看到消費市場對LBS的需求，在2011年底推出SiRFstarV時，便開始支持這項功能。”CSR系統(tǒng)應用經(jīng)理楊俊仁解釋：“我們今年已經(jīng)先把這項技術應用在臺北當代美術館的導覽服務，透過GPS、Wi-Fi基地臺，以意法半導體針對智能型手機設計的感測元件，即可創(chuàng)造出誤差極小的LBS服務。”
根據(jù)CSR提供的測試數(shù)據(jù)顯示，以甫問世的SiRFstarV芯片搭配自家的SiRFusion軟件，再結合智能型手機中的感測元件，室內導航的誤差已經(jīng)縮小到10%以內，已經(jīng)足以符合大型賣場或展覽的導航需求。
目前感測元件除了被大量應用在智能型裝置、工業(yè)計算機等領域外，醫(yī)療照護產(chǎn)業(yè)也是各大廠商極力發(fā)展的重點。雖然受惠于現(xiàn)代醫(yī)學的進步，人類平均壽命愈來愈長，但是卻也衍生出老年人口的照護問題，若能善用感測元件的協(xié)助，勢必能夠降低高齡人口照護的問題。
換句話說，也就是利用垂手可得的智能型手機，與消費型的醫(yī)療檢查設備連結，方便讓每個人都能夠隨時了解自身的身體狀況。一旦檢查所得到的數(shù)字異常，即可隨時將資料傳至指定醫(yī)療院所，讓專業(yè)醫(yī)護人員進一步判讀，再決定是否要到醫(yī)院接受進一步檢查，以便讓有限的醫(yī)療資源可獲得最妥善利用。
意法半導體技術營銷經(jīng)理劉岳光指出：“我們針對醫(yī)療照護推出的STBLC01、BlueNRG，都是采用以藍牙技術進行資料傳輸，但卻能在維持1Mbps的傳輸速度下，具備低耗電的特性，能有效延長電池的使用時間。”為了降低合作伙伴的開發(fā)成本，意法半導體也推出包含STBLC01、SPIRIT1等開發(fā)套件，可讓設計團隊快速驗證創(chuàng)意或概念是否可行，再決定是否要投入量產(chǎn)。
以目前各項消費電子應用感測元件的狀況來看，智能型手機一直是使用數(shù)量最大的產(chǎn)品之一，除了大家已經(jīng)習慣的觸控元件之外，GPS也是另一項最被廣泛使用的功能，尤其LBS的應用更是未來發(fā)展的重點。但是戶外的LBS應用，由于與政府開放Open Data的速度息息相關，在相關法令尚未明確的狀況下，所以目前主要都是開發(fā)室內LBS應用為主。舉例而言，大型賣場可以透過室內定位技術，了解每位顧客的所在位置，以便提供鄰近商品的優(yōu)惠訊息。若顧客需要尋找某種商品時，只要利用智能型手機查詢即可，不需要在跑至服務臺尋求協(xié)助，無形之中便能夠得到更佳的購物經(jīng)驗。
“CSR很早就看到消費市場對LBS的需求，在2011年底推出SiRFstarV時，便開始支持這項功能。”CSR系統(tǒng)應用經(jīng)理楊俊仁解釋：“我們今年已經(jīng)先把這項技術應用在臺北當代美術館的導覽服務，透過GPS、Wi-Fi基地臺，以意法半導體針對智能型手機設計的感測元件，即可創(chuàng)造出誤差極小的LBS服務。”
根據(jù)CSR提供的測試數(shù)據(jù)顯示，以甫問世的SiRFstarV芯片搭配自家的SiRFusion軟件，再結合智能型手機中的感測元件，室內導航的誤差已經(jīng)縮小到10%以內，已經(jīng)足以符合大型賣場或展覽的導航需求。
