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MEMS 微機電感測器驅動智慧車革命

美國微機電設計大廠應美盛(TDK InvenSense)汽車、工業及定位事業部門總監Stefano Zanella將於下個月盛大舉行的SEMICON Taiwan國際半導體展( 2019 年9月18-20日,台北南港展覽館)發表專題演講。他接受SEMI國際半導體協會(以下簡稱SEMI) 訪問,搶先分享屆時的演講重點。

 

 

 

 

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SEMI: 驅動汽車製造商持續增加MEMS微機電感測器種類及數量的主要市場趨勢為何?

Zanella: 汽車世界瞬息萬變,是否有車對於消費者來說已經不是最重要的事,但大家乘車的里程數及待在車內的時間卻是穩定增加;同時,汽車本身也產生了重大變化,步調之快前所未見。為了在此變化中的世界持續蓬勃發展,汽車製造商勢必也將轉型成為驅動運輸以及提供移動服務的角色。

未來智慧車輛可自動與人類及周遭環境互動及溝通,降低人為駕駛的程度或是自動駕駛,並以電池作為動力來源。可取代並同時加強人類長久以來賴以生存的五感的MEMS微機電感測器現正處於此波科技進展的浪頭之上。

不像攝影機、雷達及GNSS/GPSS等其他類型感測器,MEMS陀螺儀在各種環境下均能發揮功效。未建有上述感測器時,陀螺儀就像加速度計一樣,可予以支援;搭配上述感測器則可增加產出的準確性,例如缺乏GNSS時仍有相機穩定及航位推算兩種功能便是後者的最好例證。其他常用的感測器包括MEMS麥克風,常用於捕捉語音指令;超音波感測器用於停車及手勢辨識應用,而指紋感測器則用改善汽車的安全性。

SEMI: 身處變化如此劇烈的環境,汽車製造商如何維持競爭力?

Zanella: 汽車製造商想在全球運輸市場與時俱進,持續佔有一席之地有幾種方法。首先就是體認消費者正逐漸從自有車往汽車共享的方向移動,許多製造商正努力轉型成為移動服務提供者,投資汽車共享或其他運輸模式(如電動機車),即便未來汽車銷售持續萎縮或成長速度不如預期,也能保持獲利。

汽車製造商也應在產品差異化方面尋求新的可能性,傳統而言,製造商固守引擎及車身設計兩大領域,將汽車效能及美學掌握在手,其他部分則全數交給供應商,但自動駕駛及電動車興起,讓製造商也需要有電池組及自動駕駛軟體疊層架構相關的知識及技術。

電池組國際標準制訂尚在起步階段,製造商可以搶得先機,掌握之後多年的自動車駕駛軟體技術;未來,市場佔有率將取決於誰能提供高功能、高功率電池及駕駛軟體技術。

隨著自動駕駛科技持續發展,車上每個人都是乘客,車用資訊娛樂系統也越形重要。舉例來說,車用音響子系統供應商,如Harman Kardon、Bose、Bang & Olufsen就在最近的日內瓦汽車展展示最新車用環繞音響,品質之高不遜於頂級家用系統。

消費者利用語音使用者介面和家用設備互動越多,對於車用服務精確性不足自然無法接受,也會有所要求。因此汽車製造商正尋求運用更高效能的MEMS麥克風,以精確捕捉語音指令,對於常用語音指令打電話回家,不時對著方向盤大吼大叫的我們來說總算可以鬆一口氣了。

為了有更高品質的車用資訊娛樂系統,有些OEM代工廠甚至都自己發展出整套的系統,可直接與感測器及晶片製造廠界接。對汽車製造商來說,也是將感測器與晶片發展與自身需求整合的絕佳機會,設備供應商也可藉此與駕駛人建立更直接的連結。

 

SEMI: 哪些 EMS微機電感測器對於汽車未來的發展特別重要,為什麼?

Zanella: 多年來,汽車產業持續讓車輛與電子結合,改善安全性、提升駕駛人及乘客乘車經驗;近年來則是多見作為汽車動力來源的應用。當車輛對於人類依賴逐漸降低,也需要有其他東西能取代駕駛人的感官,即以各種感測器、麥克風、攝影機、雷達及光達來取代人類視覺及聽覺。

MEMS感測器,如同加速度計、陀螺儀及壓力感測器,相較其他類型感測器,較不受到下雪、下雨或無光源等環境變因影響。進入隧道或行經大樓林立區域一般感測器失效或失去GPS/GNSS訊號時,有前述進階感測器在手,就能確保車輛導航如常,不至迷路。陀螺儀決定行進方向、加速度計決定速度及行進距離,高度(於多層高速公路中走叉道時)則由壓力感測器決定。同時,指紋感測器、超音波停車感測器以及溫度感測器的應用,也在在讓駕駛及乘客享有更加便利、行駛安全及安全性的體驗。

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隨著汽車製造商使用慣性及環境感測器頻率越來越高,MEMS麥克風、指紋感測器及視覺/影像感測器逐漸加強、或取代過往百年來駕駛人開車所倚賴的自身的五感感官。來源: TDK InvenSense

 

SEMI: MEMS感測器可將汽車安全性提升至什麼程度?

Zanella: 目前可以看到用以提升汽車安全性、MEMS感測器的廣泛應用,有些運用機制相當容易理解,有些應用則是出乎大家的意料之外。舉例來說,超音波指紋感測器可用於驗證車輛的駕駛人身份,除了防止車輛遭竊,也可預防未成年人未獲父母允許偷開車等較為輕微的問題發生。

加速度計及陀螺儀則可防止無車鑰啟動系統衍生的欺盜事件。假設你離車子距離很近,車子可能會自動感測到口袋裡的遙控器,拉把手時便自動打開車門;接著想像一下車子停在街上,離家裡不遠的地方,遙控器放在家裡,因而車子不在遙控器感測範圍之內,那不就代表沒有人可以闖進車子裡?太棒了!等一下…要是竊賊自備訊號強波器,讓車子「認為」無車鑰啟動裝置就在車子旁邊的話,汽車製造商該如何回應呢?可以加裝加速度計,如此一來,除非裝置在你身上,本人走向車子之外,無車鑰裝置一概無法傳送啟動訊號為反制的方式。

SEMI: 您希望SEMICON Taiwan國際半導體展與會者聽完演講之後學到什麼呢?

Zanella: 希望他們敞開雙臂接受目前汽車市場歷經的轉型過程,以及隨之而來與設計相關的各種挑戰,其實背後代表的更是一個極具意義的機會,可打造更加安全及乾淨的運輸方式,讓社會全體受惠;與此同時,也為半導體產業帶來巨大的營利成長動力。設計到出貨的週期模式已不限於消費性及行動產品,汽車市場也提供了更高價值裝置發展的平台,以及整合數十種MEMS感測器至單一模型的機會。

拿英國熱力學之父克爾文勳爵的名言來換句話說,就是:「感測不到,更別談如何管理。」集結越來越多關鍵技術供應商之力,將讓智慧運輸成真,MEMS感測器產業在這當中佔有優勢地位,將協助汽車製造商面對未來的諸多挑戰迎刃而解。

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Stefano Zanella博士為應美盛(TDK InvenSense)汽車、工業及定位事業部門總監,將MEMS感測器(包括加速度計、陀螺儀及麥克風 ) 及定位解決方案引進汽車及工業市場。Zanella於義大利帕多瓦大學取得電子工程碩士及博士學位,後於加州大學柏克萊分校哈斯商學院及哥倫比亞大學取得MBA工商管理碩士文憑。

他將於9月18日(週三)SEMICON Taiwan國際半導體展以MEMS微機電感測器驅動智慧車革命 為題發表專題演講。了解更多應美盛汽車解決方案及應用指南相關資訊,請上網查詢:https://product.tdk.com/info/en/applicationguide/auto/index.html

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MEMS & Sensor 微機電暨感測器論壇 | 2019917 南港展覽館一館5F

AI技術從雲端移至終端已成顯著趨勢,今年微機電及感測器論壇將以「Edge Sensing to Edge AI for Life」為主題,包含AudiBosch SensortecMEMS Drive、及至微機電、神光晶片、神盾、Lam Research、京元電子、ASMSUSSEVGSPTS...等全球頂尖企業的技術專家將分享在感測器、作業系統模組和應用場景中最先進的邊緣運算技術,以及這些技術如何協助實現Edge AI的智慧未來。

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SMART Transportation 智慧汽車國際高峰論壇 | 2019918 南港展覽館一館5F

汽車電子市場將於2024年超過4,000億美元,此龐大的市場潛力讓半導體乃至整個微電子產業鏈的廠商紛紛跨足車聯網、自動駕駛與電動車領域,以尋求掌握次世代主流應用的關鍵技術。今年包括來自Audi、日月光、蔚來汽車、MagnaQualcommTomTom、乾坤科技、旺宏電子、瑞昱、TDK等產業意見領袖共同探討未來智慧汽車相關技術與市場趨勢。

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