全球最大的MEMS传感器公司是哪家?全球MEMS传感器卖的最多的公司卖了多少颗?
或许关注传感器专家网的老朋友,或少或多有所了解。Bosch博世公司,是目前全球MEMS传感器销售额最大的公司,据Yole的年度《MEMS产业现状》报告显示,自2013年开始,博世已经连续11年,问鼎全球TOP 1 MEMS传感器厂商宝座。
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▲来源:Yole
迄今,博世销售了超过180亿颗MEMS传感器,或许也是MEMS传感器卖的最多的公司。在MEMS传感器领域,博世拥有无可争议的王者地位。
博世的传感器布局怎样?拥有哪些产品线?从需求到研发制造,博世如何跑通一颗MEMS传感器的产品研发全流程?博世有哪些领先的传感技术?近日,在Sensor Shenzhen 2024上,记者采访了Bosch Sensortec高级产品经理周良。今天,我们深入了解这家全球最大的MEMS传感器巨头。
专家档案
Bosch Sensortec高级产品经理,周良
汽车&消费电子两大传感器产品线!博世的传感器帝国
据Bosch Sensortec高级产品经理周良介绍,目前博世全球业务主要有四个板块,分别是智能交通业务、工业技术业务、能源和建筑技术业务和消费品业务。
博世的传感器业务主要归属于第一个业务板块——智能交通业务,Bosch Sensortec是一个独立的子公司,主要聚焦消费电子传感器方向。除消费电子外,汽车是博世传感器的另一大应用领域。
周良介绍,博世公司内部对传感器的研发是一个高度复用、高度融合的整体,虽然名义上各传感器的研发部门不同,但在研发流程、生产制造等是不存在壁垒的。
早在1995年,博世就开始大规模生产MEMS传感器——用于发动机管理的压力传感器。此后,博世开发了可测量加速度、旋转、压力和声音的众多MEMS传感器,并用于汽车气囊、燃油系统压力检测等等。
2005年,博世开始为消费电子产品生产传感器,并将MEMS传感器业务独立出来,成立了Bosch Sensortec,面向消费电子、可穿戴设备和物联网等新兴领域提供完善的MEMS传感器和解决方案,迅速在消费类MEMS传感器市场取得领导地位。
今天,全球超过一半的智能手机中都安装了至少一个博世MEMS传感器;平均每五辆新车就有一辆安装博世MEMS传感器;而在无人机、游戏机、健身腕带和真空吸尘机器人中甚至安装了数百万个博世MEMS传感器。
▲博世MEMS传感器产线
颠覆行业,全球最小尺寸PM2.5传感器,450倍尺寸缩减!窥视博世MEMS传感器产品研发技术实力!
站在传感器行业的顶峰,博世等传感器巨头要做的已不仅仅是市场的开拓,更多的是创新性传感器技术产品的研发,通过颠覆性的传感器产品,创造新的应用场景,从而带来更多的传感器需求。
近年来,大家愈发关注空气质量问题,在过往,对空气污染的检测,主要通过内置PM2.5传感器(颗粒物传感器)的空气质量监测仪,这些设备往往跟手机一样大小,携带不便,满足不了随时随地检测空气质量的需求。
▲普通空气质量检测仪,来源:网络
如今,手机能够测加速度、测角度,测气压,为什么不能在手机里面集成PM2.5传感器进行空气质量的检测呢?
主要瓶颈,就在于PM2.5传感器的技术迟迟无法突破,传统上的PM2.5检测颗粒的模组内置了风扇,通过风扇把空气卷进激光束,将空气样本引入传感器的检测区域,利用颗粒物反射或阻挡激光光线的特性,借助光电二极管加以检测和测量,因此传统传感器体积大、耗电多,且受限于风扇等机械部件较多,传统PM2.5检测模组容易出现质量问题。
如何让小型化设备,如智能手机、智能手表等,以及其他小型物联网设备具有空气污染的监测能力?答案是:研发一种新型的超小尺寸PM2.5传感器。
基于此,博世在此前推出了世界上最小的PM2.5传感器(颗粒物传感器)BMV080,尺寸仅为4.2x3.5x3mm³,周良介绍,其体积比同类产品小了450倍。
▲博世BMV080颗粒物传感器(右)
技术上,BMV080采用VCSEL的设计方式,使用MEMS技术制造,加上复杂的算法支持,该传感器可以直接测量空气中的PM2.5浓度,而不需要利用风扇等部件集中气流才能检测。
从体积、噪音、寿命、稳定性等方面,BMV080均全面领先于如今市场上的传统PM2.5传感器模组,并且在多种性能参数指标上,BMV080与激光检测的传统PM2.5传感器一致甚至优胜。
此外,周良还透露,BMV080目前正在最后的量产准备阶段,预计在今年7月31号前量产出货给客户。或许,最快在今年年底,我们可能在市场上看到搭载博世BMV080颗粒物传感器的小型化设备,您期待智能手机、智能手表、智能手环等智慧设备搭载空气污染检测能力吗?
另外,值得一提的是,Bosch Sensortec还推出了穿戴用全球最小MEMS 加速计—— BMA530 和 BMA580,据Bosch Sensortec 亚太区总裁王宏宇介绍,其尺寸1.2 x 0.8 x 0.55 mm³,仅是一般家蚁的四分之一大小。
从这些传感器,足以看到博世这家全球MEMS传感器巨头强悍的技术实力。
▲博世BMA530 、 BMA580 加速度计
从需求到量产,全球最大的MEMS传感器企业,博世如何跑通一颗传感器的产品全流程?
传感器是高科技的产业,除了技术要求高外,也体现在产品的研发设计周期长等地方。据相关资料显示,一款MEMS传感器产品从设计到量产,行业平均数据是需要6到8年的时间,中间涉及设计、工艺、工具的相互匹配。
那么,作为全球最大的MEMS传感器企业,博世如何跑通一颗传感器的产品全流程呢?
周良介绍,从产品定义到研发、生产制造,Bosch Sensortec的主要流程有:
分析市场需求,根据需求做出精准的产品定义,将这个需求导入到产品的设计规格中。形成具体规格后,进入到研发准备阶段。研发准备阶段就是市场定义了产品,有了准确的规格后,研发工程师就要去考虑怎样去实现相关的规格。
在MEMS传感器研发过程中,Bosch Sensortec主要有三个阶段,分别为原型阶段、样品阶段以及客户样品阶段。主要涉及原型产品的研发设计、样品产品的确定,以及所有设计(Design)全部冻结之后的客户样品的阶段。
通过这些研发阶段后,一颗MEMS传感器产品就进入生产准备阶段,这里面包括生产制造调试、前期验证、后期上量等阶段。
同时,周良强调,在各个阶段中,博世会不断去做质量保证的工作,以及许多可靠性测试,来保证产品不仅满足客户性能质量的要求,也满足长时间使用可靠性的要求。
“基本上从大的这个步骤来看,博世在做一个产品的时候,基本上是遵循这样一个逻辑。当然这里面一些细节可能有博世的一些做法在里面”
博世研发一颗MEMS传感器一般需要多长时间?
前文,我们介绍了博世首创研发的全球最小颗粒物传感器BMV080,基本就遵循这样的MEMS传感器产品研发流程,最终做出来,那么,博世最终完成一颗MEMS传感器的研发到量产,一般需要多长时间呢?
周良介绍,早在前几年雾霾等空气质量被大众所关注的时候,博世已开始着手立项,研发基于MEMS的新型PM2.5传感器帮助行业进行相关的检测,博世相信,有了这种新型传感器将能创造更多的空气检测的使用场景,从而让科技为人们创造更美好的生活。
经过几年的技术调研和原型研发,在2022年底完成,2023年正式向市场推出,在今年的7月31号。会最终交付到生产。
从周良的介绍中,我们大概了解到,博世开发这样一款MEMS传感器产品,前后也用了7、8年的时间,可见MEMS传感器的开发周期之长。
AI、大模型、机器人、AR/VR……博世应用前沿技术变革传感器产业,消费电子领域布局哪些领域?
作为全球最大的MEMS传感器厂商,消费电子是博世传感器业务最大的一块版图,近年来消费电子产业低迷,博世如何应对?
周良介绍,过去两年全球消费电子市场确实比较低迷,但从今年开始,已经有复苏的迹象。目前在消费电子,尤其是智能手机、智能穿戴等领域,博世认为随着经济发展将会逐渐恢复增长。
此外,Bosch Sensortec也将MEMS传感器的应用重点关注到AR/VR、人形机器人等相关领域。周良认为:
“这些新兴市场,目前处于商业孕育初期,但是一旦过了孕育期,可能就会突然有一个爆发点。所以我们在这个方面的一些铺垫还是很有必要的,我们也做了很多的产品,在这个方面包括会有多种传感器,包括角度检测,我们还做了一些微投影的产品,用在智能眼镜上,这些都是我们在这个方面做的前期的这样一个铺垫。”
在这些领域,周良也透露了目前Bosch Sensortec基于MEMS技术研发的一些前沿产品。
在AR/VR方面,Bosch Sensortec研发了智能微投影模组,应用于智能眼镜等产品,有望改变当前智能眼镜尺寸大、重量重、显示效果不理想、功耗大等掣肘AR/VR产业普及的缺点。
周良称:
“我们这套系统,在这些方面都会有非常大的突破。如果说在这些方面有一些大的突破的话,那未来可能智能眼镜的应用就会出现爆发,创造更多新的应用需求。”
此外,Bosch Sensortec还有许多运动类传感器可以在AR/VR方面做头部的角度追踪,包括新一代高性能磁力计BMM350等,也可以辅助做到这方面的一些应用。
周良介绍,Bosch Sensortec在AR/VR领域做了很多的产品铺垫和技术积累。将来这个行业爆发,博世可以提供很多的成熟的解决方案,这样的话客户就可以尽快的推出这方面的产品。
在机器人方面,随着老龄化的趋势,Bosch Sensortec机器人也将是一个庞大的市场。
目前Bosch Sensortec在机器人的关节、运动检测等方面,已经有许多利用加速度传感器和陀螺仪做的成熟的方案。
譬如,博世展示了一款尖端智能互联传感器平台,使用多个IMU惯性测量单元——BHI380传感器,绑在身体手臂、双腿等各处,可以实现无线互联的姿态捕捉,这也为未来机器人的感知应用做铺垫。
▲使用Bosch Sensortec智能感知平台控制机器人,来源:博世
值得一提的是,BHI380这颗创新的IMU单元——这是一颗集成可编程AI系统的传感器产品,结合了陀螺仪和加速度计。
这颗IMU能做什么?基于强大的基于AI的算法库,BHI380能实现头部3D音频应用、各种健身训练动作的跟踪、测量游泳姿态、实现惯性导航等等功能。从这里,我们能看到博世在传感器算法方面的领先优势,以及对AI在传感器技术中的前沿应用的努力。
关于博世对AI技术在传感器中的应用,周良做了深入的分享:
“我们对AI的理解,就是说我们过去的传感器其实就是给客户提供一些原始的数据,比如说,以加速器和陀螺仪来讲,它可能输出的就是一个加速度信号或者一个角速度信号给到客户。但是从真正应用的角度来讲,客户可能需要把这些物理量变成它实际使用到的一些数据,那这里面需要一个算法的过程(来进行计算),在以前这个算法需要客户自己来开发,自己来做这方面的应用。
现在,我们的智能传感器,就是在传感器里面放入相当有计算力的一些计算单元。可以是一个外接的MCU,也可以是SoC,那它里面就能够跑我们博世自己开发的一些算法。这些算法能够实现本地运行,或者叫做边缘计算这套模式,让这个计算重新回到我们传感器的这边,来减少整个系统的功耗。然后同时也可以减少客户对算法开发的负担。
如果我们能够提供一些优质的算法,客户可能拿到这些产品就能直接去应用。他不需要再根据你的传感器,针对某个场景去开发重复的算法,这样产品开发效率就能提高,所以这个是我们在智能传感器领域做的一些探索。”
从快速响应到成本降低,博世向中国传感器同行学习?
在传感器领域,从全球市场上来说,博世认为一直面临着竞争压力,许多传感器产品不仅有博世一家在供应。
但博世认为,竞争是一个相互促进,相互发展的过程,在这个过程中,博世不断通过技术投入,研发出业界领先的传感器产品,从而巩固在传感器领域的领先竞争力。
聚焦到国内市场,周良认为国内优秀同行在快速响应、成本控制等方面,具有许多国际企业需要学习的优势:
“在这个方面其实我们也在去不断的学习,国内优秀同行的做法。怎么样去加快我们响应的速度,加快我们研发的时间,加快我们从产品到这个市场的这样一个时间。然后的话不断的去降低我们的成本,能够带到更优质的产品给到客户”
中国及全球的传感器市场非常庞大,国内同行和国际企业之间,需要互相学习、互相促进,共同推动行业的发展。
结语
从全球最小的PM2.5传感器、最小的加速度计,到AI算法在智能传感器的应用,博世向我们展示了其引领业界的技术实力。
在AR/VR、机器人等新兴领域,博世已开始布局、完善其新型感知解决方案,并有望颠覆今天的智能眼镜等多种应用。
博世是全球最大的MEMS传感器企业,同时也是业界学习的标杆。