汽車市場會(huì)是MEMS傳感器的下一座金礦？

　　首先，您認(rèn)為MEMS傳感器未來的三大應(yīng)用包括哪些?

　　汽車傳感器三大類：安全、引擎管理和舒適應(yīng)用

　　如果您的答案中沒有“汽車”市場，那證明您沒有在浮躁的市場“回聲室”中人云亦云(回聲室效應(yīng)，形象地體現(xiàn)了如今社交媒體上的一種普遍現(xiàn)象：由于相同的觀點(diǎn)被人們不斷地重復(fù)、夸大，因此很難聽到質(zhì)疑的聲音)，當(dāng)然，也有可能您沒有仔細(xì)看標(biāo)題。每個(gè)人都知道，由于汽車正在從傳統(tǒng)的機(jī)械向電氣化“線控驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型，為電子市場帶來了巨大的市場機(jī)遇。

　　這意味著越來越多的傳感器將會(huì)在汽車中得到應(yīng)用，因此，MEMS廠商正在為即將到來的市場熱潮而做好準(zhǔn)備。

　　但是，蛋糕可能沒那么快上桌。邏輯似乎沒問題，但事實(shí)上，正如去年秋季在“MEMS和傳感器高峰會(huì)議”上，著名市場研究機(jī)構(gòu)IHS Markit首席分析師兼MEMS和傳感器高級(jí)總監(jiān)Jeremie Bouchaud提供的一些實(shí)際調(diào)研。確實(shí)，在汽車市場的這輪變革中，需要應(yīng)用很多傳感器，但其中有多少會(huì)是MEMS傳感器(甚至基于半導(dǎo)體的傳感器)?

　　MEMS無處不在?

　　據(jù)麥姆斯咨詢介紹，MEMS器件在汽車領(lǐng)域的表現(xiàn)一直很好。安全氣囊和胎壓監(jiān)測是MEMS傳感器在汽車領(lǐng)域的首批大規(guī)模應(yīng)用，將MEMS傳感器從乏力的高摩擦業(yè)務(wù)推向主流市場。但據(jù)IHS Markit稱，汽車領(lǐng)域的MEMS傳感器增長預(yù)計(jì)將低于其他傳感器。2014~2024年期間，IHS Markit認(rèn)為MEMS傳感器的復(fù)合年增長率(CAGR)為3%，而排在MEMS傳感器前面的下一個(gè)類別傳感器(傳統(tǒng)的負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱傳感器)的復(fù)合年增長率預(yù)計(jì)為7%，其它一些傳感器的復(fù)合年增長率更高，例如，雷達(dá)可達(dá)18%。

　　汽車MEMS和傳感器市場總覽

　　數(shù)據(jù)來源：《汽車MEMS和傳感器市場及技術(shù)趨勢-2017版》

　　Jeremie Bouchaud按應(yīng)用對傳感器的市場機(jī)遇進(jìn)行了細(xì)分解讀，如果您認(rèn)為所有傳感器都將最終從傳統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)換到MEMS技術(shù)，那么他的分析可以給您帶來一些清醒的認(rèn)識(shí)。

　　在認(rèn)識(shí)到實(shí)際上并非所有傳感器都是MEMS以后，已將原本的“MEMS產(chǎn)業(yè)”分類更名為“MEMS和傳感器產(chǎn)業(yè)”。但研究的重點(diǎn)仍是領(lǐng)先的微尺度半導(dǎo)體傳感器。例如，嚴(yán)格來說，霍爾效應(yīng)傳感器這樣的器件可能不屬于MEMS，但它們?nèi)匀皇俏⒊叨鹊模⑶乙彩怯霉柚圃斓?。其它不在晶圓上制造和組裝的尺寸更大、相對更笨重的宏觀機(jī)電單元，也不乏光明的未來。

　　目前，汽車根據(jù)顯著差異的傳感器需求可以分為兩類。其中，最顯眼的一類是大家都在談?wù)摰淖詣?dòng)駕駛汽車;另一類(在某種程度上與自動(dòng)駕駛重疊或有交集)是電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車。

　　自動(dòng)駕駛內(nèi)燃汽車中的傳感器

　　在傳統(tǒng)汽車向自動(dòng)駕駛發(fā)展的過程中，多種傳感器正在爆發(fā)增長。在Level 2級(jí)自動(dòng)駕駛，外部攝像頭和雷達(dá)占主導(dǎo)地位，微測輻射熱計(jì)作為可選傳感器應(yīng)用日益增長;在Level 3級(jí)自動(dòng)駕駛，將需要車廂內(nèi)部攝像頭和激光雷達(dá)(LiDAR);在Level 4級(jí)和5級(jí)自動(dòng)駕駛，在操作端將會(huì)看到慣性測量單元(IMU，即加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)的組合)，乘員娛樂系統(tǒng)會(huì)用到更多可能的傳感器和執(zhí)行器。

　　自動(dòng)駕駛汽車傳感器市場預(yù)測

　　數(shù)據(jù)來源：《自動(dòng)駕駛汽車傳感器-2018版》

　　攝像頭和雷達(dá)屬于傳統(tǒng)傳感器，每輛車可以在不同方向上應(yīng)用多顆。此外，在眾多激光雷達(dá)競爭者中，大部分也都采用了傳統(tǒng)技術(shù)。事實(shí)上，最知名的使用旋轉(zhuǎn)鏡反射激光束的方案，也是在宏觀尺度上運(yùn)行的。這些傳感器會(huì)被MEMS技術(shù)替代嗎?有可能，但I(xiàn)HS Markit的預(yù)測并不確定，認(rèn)為只有部分激光雷達(dá)會(huì)采用MEMS方案。

　　然后，是應(yīng)用日益增長的微測輻射熱計(jì)。那什么是微測輻射熱計(jì)呢?這是一種電阻型熱傳感器，工作原理是吸收目標(biāo)物體發(fā)出的紅外輻射，在引起熱敏材料發(fā)生溫度變化時(shí)，熱敏材料的電阻也將發(fā)生變化，在外加偏置的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的電學(xué)信號(hào)輸出，然后還原成圖像信息。

　　那么，這與汽車應(yīng)用有什么關(guān)系?通過探測熱成像，微測輻射熱計(jì)可以用于汽車夜視，提高夜間或視線受阻時(shí)行車的安全性。但是，微測輻射熱計(jì)相對成本較高，因此，仍然只是部分車型的選裝功能。

　　IHS Markit還列出了另外一種用于電池充電的新型傳感器：磁通門傳感器。其工作原理是基于鐵芯材料的非線性磁化特性，其敏感元件為高磁導(dǎo)率、易飽和材料制成的鐵芯，有兩個(gè)繞組圍繞該鐵芯：一個(gè)是激勵(lì)線圈，另一個(gè)是信號(hào)線圈。在交變激勵(lì)信號(hào)的磁化作用下，鐵芯的導(dǎo)磁特性發(fā)生周期性飽和與非飽和的變化，從而使圍繞在鐵芯上的感應(yīng)線圈感應(yīng)出反應(yīng)外界磁場的信號(hào)。

　　所有這些傳感器都在汽車領(lǐng)域獲得了市場機(jī)遇，但它們不是MEMS，而且，至少在IHS Markit看來，它們似乎并沒有轉(zhuǎn)向MEMS的趨勢。而且，還有很多宏觀傳感器在今天仍大有可為。

　　電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車中的傳感器

　　與此同時(shí)，在通往電動(dòng)化的大道上，還有一些完全不同的傳感器。IHS Markit將他們分為四大類：

　　■ 電流傳感器

　　- 分流器(傳統(tǒng))

　　- 霍爾(半導(dǎo)體)

　　- 磁阻(半導(dǎo)體)

　　■ 溫度傳感器

　　- 主要是NTC

　　■ 位置傳感器

　　- 旋轉(zhuǎn)變壓器(傳統(tǒng))

　　■ 換向開關(guān)(執(zhí)行器，而不是傳感器)

　　- 主要是霍爾(半導(dǎo)體)

　　MEMS傳感器在車輛動(dòng)態(tài)系統(tǒng)控制中的應(yīng)用

　　MEMS的機(jī)會(huì)在哪里?

　　那么，未來MEMS(和半導(dǎo)體)傳感器的可能應(yīng)用有哪些?目前汽車領(lǐng)域?qū)τ贛EMS而言似乎沒那么光明?

　　或許是的，但目前還有一些有前景的領(lǐng)域以及一些尚未解決的需求，有待MEMS或半導(dǎo)體技術(shù)去發(fā)力。

　　旋轉(zhuǎn)變壓器可以讓位于磁阻(MR)傳感器，后者更小、更便宜。開環(huán)霍爾傳感器也可以讓位于MR，同樣可以改善尺寸和成本。通過增加CO2傳感器，則能改善車廂內(nèi)的舒適度控制。

　　現(xiàn)在，我們已經(jīng)有相應(yīng)的傳感器來檢測運(yùn)動(dòng)中的碰撞，它們還可以用來探測慢速(如泊車時(shí))或停止時(shí)的碰撞，其中一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用是，在電池絕緣受損的情況下斷開電池。

　　此外，對于電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車，尤其需要能夠監(jiān)控電池的完整性。改進(jìn)電池技術(shù)或許會(huì)消除這些需求，但是，可以利用壓力傳感器或應(yīng)變計(jì)、氣體傳感器和光纖傳感器來進(jìn)一步確保電池不會(huì)撂挑子。

　　因此，對于汽車領(lǐng)域的MEMS技術(shù)(一種正在改變一切的技術(shù))，需要有清醒的認(rèn)識(shí)，MEMS未來會(huì)改變我們從A點(diǎn)到B點(diǎn)的方式，MEMS在很多領(lǐng)域擁有高增長的市場機(jī)遇，但是，至少在IHS Markit的預(yù)測中，目前的汽車市場還算不上MEMS的金礦。