wersja mobilna
Online: 784 Wtorek, 2016.12.06

Technika

Sensory MEMS motorem napędowym rynku elektroniki

czwartek, 20 czerwca 2013 12:41

Sensory i aplikacje zawierające bazujące na nich czujniki są obecnie postrzegane jako jeden z najszybciej rosnących sektorów rynku elektroniki. Jednym z silniejszych motorów tego wzrostu są oczywiście smartfony, ale duża sprzedaż dotyczy też urządzeń elektroniki medycznej i systemów bezpieczeństwa montowanych w samochodach. Wskaźniki opisujące tempo wzrostu rynku sensorów sięgają obecnie 10% w skali roku i przewyższają analogiczne dane dotyczące rynku półprzewodników. Największe zapotrzebowanie na te elementy występuje w elektronice konsumenckiej i motoryzacji, które razem obejmują 40% rynku.

Czujniki MEMS w smartfonach

Fot. 1. Typowy smartfon z zaznaczonymi miejscami, gdzie w układzie elektronicznym pojawiają się sensory

Na skutek działania ekonomii dużej skali integracji i dużej konkurencji panującej na rynku, często pojawiających się nowych rozwiązań, ceny sensorów MEMS obniżają się zwykle o połowę w ciągu roku. Niemniej poza coraz lepszymi parametrami technicznymi dla konstruktorów coraz ważniejsze są takie parametry jak niezawodność i długi czas MTBF, stabilność długookresowa oraz długa dostępność w handlu.

Przykładowy smartfon jak na przykład iPhone 4 lub Samsung Galaxy S2 zawiera minimum kilka takich elementów (fot. 1). Zaliczają się do nich żyroskopy, akcelerometry, czujniki pola magnetycznego (kompasy), mikrofon, jedna lub dwie kamery. Producenci tych elementów w coraz większym stopniu integrują takie funkcje w mniejszej liczbie układów, na przykład łącząc akcelerometry z żyroskopami. Doskonałym przykładem może być tutaj IPO firmy InvenSense - element, który łączy 6-osiowy akcelerometr z żyroskopem i przetwornikiem analogowo-cyfrowym o wysokiej rozdzielczości, które razem dają kompletne cyfrowe rozwiązanie czujnika ruchu i położenia.

Przyszłość rynku sensorów MEMS

Fot. 2. Mobilna medycyna w przypadku smartfonów jest ważnym obszarem zastosowań czujników MEMS

Należy oczekiwać, że w przyszłości liczba czujników montowanych w smartfonach i innych urządzeniach elektronicznych będzie się zwiększać, gdyż elementy te mają duży wpływ na postrzeganie tych urządzeń jako inteligentnych.

Szybkość implementacji sensorów w aplikacjach jest dzisiaj niewątpliwie duża, niemniej obserwatorzy rynku wskazują, że z szerokiego spektrum tych elementów, jakie są dostępne w branży, jedynie trzy typy mogą wykazać się dużym potencjałem i sprzedażą: filtry z powierzchniową falą akustyczną, mikrofony i czujniki położenia oraz ruchu. Nadzieje na dalsze wzrosty wiąże się z technologiami takimi, jak rozpoznawanie gestów i odcisków palców, technologiach rozszerzonej rzeczywistości (augmented reality) i podobnymi obszarami, które mogą wiele zyskać przez połączenie ich z danymi płynącymi z takich sensorów.

Kolejne generacje smartfonów będą też w większym stopniu łączyły funkcje dzisiaj charakterystyczne dla urządzeń medycznych, a więc czujniki ciśnienia, temperatury. Planowane jest także rozszerzenie możliwości pomiarowych o funkcje charakterystyczne dla parametrów środowiskowych (ciśnienie, temperatura otoczenia, wilgotność i położenie GPS). Analitycy przewidują, że dzięki postępującej konwergencji będą one w stanie wywindować sprzedaż MEMS-ów do poziomu 6 mld sztuk w 2015 roku, a jednatrzecia z tej liczby obejmie już elementy nowego typu, inne od dotychczasowych.

Producenci będą łączyć też w ramach jednego układu struktury sensorów z przetwornikami i obwodami przetwarzania sygnału. Ułatwi to aplikowanie MEMS-ów we własnych projektach i poprawi jakość dostarczanych danych. Dużym i potencjalnie przyszłościowym obszarem wzrostu dla MEMS-ów są też systemy zasilane energią wolnodostępną.

Mobilna medycyna będzie wykorzystywać czujniki niezintegrowane ze smartfonami, ale wkomponowane w odzież i przedmioty codziennego użytku po to, aby było możliwe ciągłe monitorowanie stanu zdrowia. Takie połączenie daje duże możliwości w wykrywaniu alergii, lokalizacji osób starszych i dzieci, a także na tworzeniu systemów powiadamiania służb medycznych przy detekcji potencjalnie niebezpiecznych dla zdrowia sytuacji (np. problemy z krążeniem krwi). Inspiracje dla takich aplikacji można znaleźć na przykład w modułach iNemo firmy STMicroelectronics.

W perspektywie długoterminowej należy też oczekiwać postępującego znaczenia standaryzacji, co jest ważne zwłaszcza dla zintegrowanych czujników ruchu łączących akceleratory przyspieszenia i żyroskopy. Na razie nie ma żadnego porozumienia między producentami co do formatu danych, interfejsu oraz funkcjonalności, co nie sprzyja rynkowi ani też nie stymuluje rozwoju. Wydaje się, że główni producenci z czasem docenią korzyści płynące z unifikacji i zrozumieją, że standaryzacja jest dla nich zjawiskiem korzystnym, bo pomaga inżynierom korzystającym z ich produktów.

Rozwój rynku sensorów MEMS wspierają też dystrybutorzy podzespołów, dostarczając klientom literaturę techniczną, świadcząc wsparcie techniczne i dostarczając próbki i zestawy uruchomieniowe. Przykłady takich działań można znaleźć na przykład na stronie farnell.com/sensing prowadzonej przez firmę Farnell element14.

Farnell element14
www.farnell.com/pl