單芯片技術(shù)與傳感器融合技術(shù)的整合推動(dòng)Sensor 3.0變革
作為如今遍布智能手機(jī)消略、可穿戴晕忙、工業(yè)控制沼改、城市交通、醫(yī)療健康等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)品之一担灭,你生活中應(yīng)用到的手機(jī)贿册、平板,乃至共享單車等電子產(chǎn)品寓综,都有配備運(yùn)動(dòng)傳感器睦忘。
說到運(yùn)動(dòng)傳感器,大家肯定和我一樣耿堕,首先想到的就是智能手環(huán)砖啄、智能手表這類目前主要功能仍是計(jì)步的產(chǎn)品,但是如果只能想到這些的話母债,就略顯小low了午磁。作為如今遍布智能手機(jī)尝抖、可穿戴毡们、工業(yè)控制、城市交通昧辽、醫(yī)療健康等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)品之一衙熔,你生活中應(yīng)用到的手機(jī)、平板搅荞,乃至共享單車等電子產(chǎn)品红氯,都有配備運(yùn)動(dòng)傳感器。
而作為目前高度集成的電子產(chǎn)品咕痛,又對各個(gè)功能模塊有多功能痢甘、小型化、低功耗茉贡、低成本等諸多要求塞栅,而對于經(jīng)常應(yīng)用到陀螺儀、加速度腔丧、溫度及壓力等傳感器的工程師放椰,如何在設(shè)計(jì)中正確配置自己設(shè)計(jì)方案中的各功能模塊,如何正確解讀各模塊的器件參數(shù)就決定了你設(shè)計(jì)方案究竟是會成為經(jīng)典還是備選曹胚。
多芯片模塊
在當(dāng)下電子產(chǎn)品的高集成度趨勢下玲禾,為解決單一芯片集成度低和功能不夠完善的問題,把多個(gè)高集成度济谢、高性能盏掉、高可靠性的芯片,在高密度多層互聯(lián)基板上用SMD技術(shù)組成各種電子模塊情腥,從而出現(xiàn)多芯片模塊(Multi-Chip Module毙向,MCM)。
MCM是將多個(gè)裸芯片直接安裝在單個(gè)載體或基板上,再通過高導(dǎo)電金屬將裸芯片之間連接起來俏妆,最后用鑄塑或陶瓷包封技術(shù)封裝成一個(gè)模塊樱凄。簡單來說,MCM就是將多個(gè)芯片集成在一個(gè)封裝中失欢。較多個(gè)單芯片封裝后再在PCB板上連接起來而言戈弧,由于MCM在一個(gè)模塊中含有多個(gè)芯片,不僅提高封裝密度晨另,還由于多個(gè)芯片之間的間距減小潭千,布線密度提高,以至整個(gè)模塊的性能以及可靠性都有明顯提高借尿。
單芯片技術(shù)
單芯片技術(shù)是mCube(矽立科技)在MCM的基礎(chǔ)上刨晴,將多個(gè)裸片整合在單個(gè)芯片上的技術(shù)。
其中整個(gè)芯片結(jié)構(gòu)的下半部分是一個(gè)CMOS數(shù)字芯片及灰色的電極路翻,上部則為MEMS結(jié)構(gòu)狈癞。在運(yùn)動(dòng)過程中,檢測質(zhì)量塊(proof mass)會發(fā)生晃動(dòng)茂契,這時(shí)就會影響到質(zhì)量塊與周邊環(huán)境的電容蝶桶,而電容的變化被采集后會轉(zhuǎn)換成(x, y掉冶, z)三個(gè)方向的加速度真竖,從而通過這一原理可以將該技術(shù)平臺用于設(shè)計(jì)加速度計(jì)、陀螺儀等厌小。
單芯片技術(shù)平臺可以將MEMS和CMOS合二為一恢共,將一顆芯片做得更小、功耗更低璧亚、指標(biāo)更好柴炉,同時(shí)還可以通過這一平臺整合不同的傳感器。例如诅枚,可以將CMOS部分做得大一些含话,上面則可以加入諸如加速度、陀螺儀妥坦、壓力茂钠、溫度等多個(gè)不同的MEMS架構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)裸片級別的芯片整合房贮。單芯片技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在體積更小径塔,功耗更低,芯片外部引腳更少殊蜓,從而降低了設(shè)計(jì)難度和成本凰番,提高了產(chǎn)品的可靠性和產(chǎn)率盏萝。
傳感器融合技術(shù)
MSIF(Multi-Sensor Information Fusion,多傳感器信息融合技術(shù))是一種對多種信息的獲取褒堆、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù)澡呼,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將來自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù),在一定的準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析和綜合厉碟,以完成所需要的預(yù)測和決策而進(jìn)行的信息處理過程喊巍。
MSIF可以說與MCM有異曲同工之處,因?yàn)樗麄兌际菫榱私鉀Q單一傳感器功能有限的問題箍鼓。同時(shí)也大有不同崭参,至于不同之處則是MCM是通過改變硬件結(jié)構(gòu)完成多傳感器功能集成,而MSIF則是通過軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器之間的信息互補(bǔ)和優(yōu)化組合款咖。
Xsens是MSIF技術(shù)做得很好的一個(gè)公司何暮,其主要擅長領(lǐng)域是工業(yè)應(yīng)用和動(dòng)作捕捉,而在動(dòng)作捕捉方面铐殃,其運(yùn)用傳感器進(jìn)行動(dòng)作捕捉比運(yùn)用光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)捕捉能力還要強(qiáng)海洼,而由于通過傳感器技術(shù)進(jìn)行動(dòng)作捕捉又比用攝像技術(shù)便宜10倍以上,因而其在動(dòng)作捕捉方面優(yōu)勢很大背稼。
動(dòng)作捕捉應(yīng)用
運(yùn)動(dòng)傳感器在動(dòng)作捕捉方面的應(yīng)用已經(jīng)有很多贰军,例如拍視頻、MV蟹肘,甚至好萊塢大片中很多比較震撼的場景都會用到運(yùn)動(dòng)傳感器制成的衣服或設(shè)備做動(dòng)作中。電影的演員穿著衣服動(dòng)作摇致,他的動(dòng)作被捕捉下來后可以放在熊的身上谅儡。
另外一個(gè)應(yīng)用是在運(yùn)動(dòng)員康復(fù)診斷中的應(yīng)用。以職業(yè)球隊(duì)為例肯仍,職業(yè)球隊(duì)最主要的資產(chǎn)就是球員的健康妈扁,球員受傷后,隊(duì)醫(yī)就不會再讓他們上場景捅,如果球員因?yàn)閹蠄鲆鸶鼑?yán)重的傷害粘胧,近而毀掉整個(gè)賽季,就是很嚴(yán)重的損失赚懊。但是球員想打球诅潮,會對自己的傷勢恢復(fù)情況進(jìn)行隱瞞或誤判,穿上這樣的衣服可以判斷出身體是否容易受傷及是否已經(jīng)康復(fù)等參數(shù)指標(biāo)你朝。
mCube(矽立科技)收購Xsens
以小體積胜全、低功耗運(yùn)動(dòng)傳感器著稱的mCube(矽立科技)于2017年11月9日收購了專注3D運(yùn)動(dòng)追蹤技術(shù)和產(chǎn)品的Xsens。這一收購也將會使得mCube(矽立科技)的單芯片技術(shù)于Xsens的傳感器融合技術(shù)得到整合爪只,從而推動(dòng)Sensor 3.0的進(jìn)一步變革和發(fā)展琅功。mCube(矽立科技)總裁王瀚青博士表示,mCube(矽立科技)和Xsens的結(jié)合是將好的硬件和好的軟件融合在一起,是將高性能和低成本的結(jié)合轧苫,最終實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比楚堤。
實(shí)際上,整個(gè)IoT領(lǐng)域就像是一個(gè)連續(xù)性的光譜含懊,從便宜的消費(fèi)類設(shè)備到很貴的軍用級設(shè)備是一個(gè)很寬的光譜钾军,隨著價(jià)格越低,需求量越大绢要。而在每一個(gè)價(jià)格點(diǎn)上都強(qiáng)調(diào)這個(gè)價(jià)格點(diǎn)上的性價(jià)比吏恭,王瀚青博士稱,mCube(矽立科技)收購Xsens后可以填補(bǔ)各個(gè)頻道上的空白重罪,使整個(gè)市場變大樱哼。另外,對于Xsens來說剿配,如果不會將成本做的更低搅幅,量產(chǎn)做得更大的話,他們的發(fā)展是很有限的呼胚,一旦他們知道如何將一千塊錢的產(chǎn)品做到兩百塊茄唐,將兩百塊的產(chǎn)品做到五十塊,他們的市場將會成數(shù)量級地增長膳庵。例如動(dòng)作捕捉產(chǎn)品在球隊(duì)上的應(yīng)用辐芍,mCube(矽立科技)收購Xsens后,將不僅會做職業(yè)球隊(duì)的市場描休,還可以下潛到高中及大學(xué)的市場掷戚,而這將會是一個(gè)更大的市場。
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