Senzorii MEMS se lansează ca o rachetă: ești la bord?
Senzorii și aplicațiile senzorilor în electronică sunt considerate domeniile industriale cu cea mai rapidă creștere, depășind industria globală de semiconductoare. Asimilarea rapidă a senzorilor încorporați este ajutată în mare măsură de creșterea uriașă a cererii de smarphone-uri, dispozitive mobile de monitorizare a sănătății și de aplicații în industria auto, toate fiind esențiale pentru creșterea europeană de producție și inovare. Acest articol se referă la tendințele generale din industrie, care este punctul de vedere pe termen lung și modul în care Farnell element14 investește în strategii cheie pentru a beneficia de această creștere.
Farnell element14 explorează unele dintre tehnologiile care influențează industria senzorilor și modul în care distribuitorul lucrează pentru a oferi clienților cele mai noi soluții.
Senzorii și aplicațiile senzorilor în electronică sunt considerate domeniile industriale cu cea mai rapidă dezvoltare, cu o rată de creștere anuală prognozată de 10 la sută, depășind industria globală de semiconductori. Două segmente puternice care au impact în industria de senzori sunt electronicele de larg consum și industria de automobile, formând împreună 40% din piața senzorilor. La un nivel de analiză mai profund, vedem că acest lucru este în mare măsură ajutat de asimilarea rapidă în smartphone-uri și dispozitive mobile de monitorizare a sănătății, precum și de integrarea dispozitivelor MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) și a senzorilor, în automobile pentru a permite caracteristici ergonomice inteligente și de siguranță, o mai bună gestionare a performanțelor motorului, precum și dispozitive de rețea infotainment.
Integrarea dispozitivelor MEMS în smartphone-uri
Un Smartphone de ultimă generație (la nivel de operă de artă), ca iPhone 4 sau Samsung Galaxy S2 este încărcat cu senzori variați (Figura 1), cum ar fi senzori de mișcare și accelerometre, un giroscop, o cameră video (sau două), un microfon, conectivitate WiFi și Bluetooth (care poate fi folosită atât pentru comunicare cât și pentru detectarea semnalelor RF), comunicație NFC (Near Field Communication), un senzor de atingere etc. Având în vedere dimensiunea economică a smartphone-urilor și concurența dură în această piață, prețurile lor sunt susceptibile de a fi înjumătățite într-un an, ca noi modele. Cei care se preocupă de clienți, sunt concentrați pe cererile de telefoane inteligente, pe îmbunătățirea produselor și se uită la poziționarea competitivă a producătorului senzorului, vârsta senzorului (timpul de când a fost lansat sau revizuit) și fiabilitatea sau MTBF (timpul mediu între două defectări) care determină viața sa operațională.
O ilustrare a cât de repede se pot mișca lucrurile este realizarea recentă a iPhone 4, primul telefon mobil ce integrează un giroscop bazat pe sisteme micro-electromecanice (MEMS), apărut câteva zile mai târziu, de la anunțarea de IPO al firmei InvenSense. InvenSense a fost un lider în giroscoape cu prelucrarea integrată a mișcării pe șase axe, împreună cu accelerometre digitale.
Un accent pe astfel de tehnologii noi legate de cele mai bune convertoare ADC de înaltă rezoluție din industrie, filtre trece-jos, de prelucrarea semnalului și altele, ar accelera ciclurile de proiectare.
Continuând și scurtând ciclul de proiectare
Aceste dispozitive smartphone sunt echipate din ce în ce mai repede cu procesoare de înaltă performanță și rulează un sistem de operare complet și se dezvoltă pentru utilizarea limbilor moderne. Acest lucru a fost factorul cheie care stimulează dezvoltarea de senzori în dispozitive “inteligente” și adaptabile.
Rata de adoptare a senzorilor a fost rapidă, dar analiștii susțin că până în prezent doar 3 tipuri de senzori formează cea mai mare parte a aplicațiilor, care conduc la utilizarea de senzori MEMS pe dispozitive inteligente: filtrele de semnale acustice care vin multe și brusc, senzori de mișcare și microfoane. Există combinații de senzori diferite, care vor ajuta inginerii să inoveze pe termen scurt, pentru recunoașterea gesturilor, recunoașterea amprentelor digitale și realitatea augmentată, printre multe alte aplicații aflate în creștere. Există o oportunitate uriașă pentru proiectare de a folosi combinații de senzori. Timpul de dezvoltare este în mod constant redus, deci inginerii de astăzi au nevoie de sisteme la cheie pentru crearea rapidă de prototipuri și, prin urmare, ne-am concentrat pe două activități principale:
1. Ajutându-vă să găsiți produse rapid și ușor: oferind un micro site dedicat, unde inginerii pot lucra printr-o diagramă bloc, pot găsi produse recomandate, împreună cu note de aplicații, documentație tehnică și alte componente recomandate într-un design de referință, într-un singur loc. Acest lucru poate fi găsit la www.farnell.com/sensing
2. Asigurarea că inginerii de proiectare au cea mai largă gamă de platforme de dezvoltare pentru a testa combinații de ecosisteme diferite și moduri în care dispozitivele MEMS sunt asociate cu dispozitive electronice. În plus, oferim instrumente de dezvoltare și depanare, stive de operare, software-ul cu toată calea de testare pe placa de circuit, proiectarea PCB și fabricarea – astfel încât să economisiți timp prin a nu trebui să fie căutări în sute de site-uri diferite.
Apariţia de dispozitive medicale mobile
Smartphone-uri de generație următoare vor fi în curând capabile de a încorpora o mulțime întreagă de senzori noi, integrați, care ar putea contribui la servicii de sănătate mobile, mai accesibile. Analiștii prognozează că dispozitivele smartphone singure vor conduce la utilizarea la nivel mondial a peste 6 miliarde de unități până în anul 2015, din care o treime va reprezenta tipuri de senzori noi.
Serviciile bazate pe localizare vor spori, vom vedea introducerea altimetrelor, senzori pentru a detecta transpirația și microfoane, senzori de temperatură și umiditate pentru a avea mai multe date din mediu, în dispozitive care au convins deja prin funcții de localizare GPS și senzori de poziționare.
Acest lucru ar însemna că senzorii care nu sunt conținuți în smartphone-uri, dar sunt încorporați în articole de îmbrăcăminte sau alte obiecte ar fi capabili să măsoare factori de sănătate personală ale utilizatorului. Există locuri în care viitoarele forme ale acestor dispozitive oferă o modalitate promițătoare și în condiții de siguranță pentru a face față la problematica legată de sănătate, cum ar fi alergiile (sisteme de alertă), localizarea unde cineva are nevoie de ajutor medical și diagnosticare chiar de la distanță sau distribuită, pe baza detectării ritmului cardiac / activitatea inimii, a tensiunii arteriale și altele (Figura 2). A fost mult entuziasm legat de obținerea unui brevet al firmei Apple pentru o “haină inteligentă”, în Aprilie 2010, care implică îmbrăcăminte, ce poate transmite locația și datele fiziologice fără fir la un “dispozitiv extern de prelucrare a datelor”; bineînțeles, aceasta ar putea fi mai mult decât singura formă de aplicație. Un astfel de dispozitiv devine senzorul de ultimă generație.
Cerința este de a oferi inginerilor proiectanți de astăzi, cât mai multe exemple posibile pentru soluții care pot conecta diferite domenii de aplicare și de a oferi nivelul potrivit de alegere pentru a ajunge la următorul nivel de sofisticare. Noi lucrăm foarte strâns cu cei mai importanţi producători pentru a aduce cele mai recente progrese în piață – am prezentat recent portofoliul IMU MEMS iSensor al firmei ADI, oferind 10 grade de libertate cu un algoritm încorporat de fuziune al senzorilor, alături de consacrata familie XTrinsic de senzori Freescale și module iNemo STMicroelectronics.
Modulele de dezvoltare de la STMicroelectronics sunt un exemplu de a obține acest drept și nu e de mirare că s-a impus ca un lider de senzori portabili, ce se potrivesc pentru aplicații medicale și smartphone-uri. Se poate imagina acum ca acești senzori, de asemenea, să interacționeze cu rețele de senzori wireless, dispozitive de localizare GPS din vehicule în scopul de a determina locația exactă pentru situații de urgență.
Noi prevedem, de asemenea că producătorii vor face mai mult pentru a profita de posibilitățile oferite de oportunitate, cum ar fi Freescale care oferă soluții complete pentru rețele de senzori, atât pentru smartphone-uri cât și pentru aplicații auto – senzori, procesoare, alimentare cu putere etc.
Ce ne rezervă viitorul
Prin activitatea noastră cu cei mai importanți producători, noi vedem trei evoluții foarte importante în curs de dezvoltare:
1. Potențialul real al MEMS va începe să fie complet folosit, atunci când senzorii miniaturizați, elementele de acționare și structuri pot fi unite pe un substrat de siliciu comun împreună, ca circuite integrate (IC).
2. Datele de la toți senzorii diferiți pot fi “fuzionate” și un element inteligent face prelucrarea semnalului, preia datele, face interpretarea rezultatelor și oferă o imagine mai exactă, completă și de încredere a ceea ce se întâmplă, prin utilizarea oricăruia dintre acești senzori de la surse individuale (producători).
3. Senzori ce folosesc energie din mediu – comutatoare wireless și senzori care colectează și salvează micro cantități de energie din mediul lor.
Pe termen mai lung, standardizarea interfețelor ce duce la accesibilitatea la arii de senzori MEMS cu mai multe grade de libertate, este o problemă importantă pentru industrie.
În prezent, există opinii puternice de ambele părți, dar în cazul în care un standard comun este convenit, acesta ar ajuta inginerii să reducă timpul de proiectare și costul legat de materiale. Acesta este scopul final avut în minte, pentru care ne-am investit eforturile noastre în a ajuta la reducerea complexității și a timpului în cadrul ciclului de proiectare.
Farnell element14 a lucrat cu cei mai importanţi producători pentru a extinde oferta de componente fiabile, asigurând nivel ridicat de asistență pentru clienți, un portofoliu extins de produse și oferte de preț, cu resurse în ciclul de proiectare prin element14 Knode. Inginerii de proiectare sunt capabili să obțină o imagine de ansamblu a fiecărui dispozitiv și să selecteze cu ușurință soluții de la producători majori de componente, folosind diagrama bloc de navigare interactivă și linia de module specifice pentru aplicații complete, pe portalul nostru dedicat pentru tehnologii de detecție, www.farnell.com/sensing