移动设备引爆微投影和Sensor Hub商机
2013-01-18 13:25:52   来源：微迷   评论：0   点击：

移动设备搭载多轴传感功能已成浪潮，MEMS传感器制造商也把握市场良机，强推Sensor Hub芯片，以提高传感精度并降低系统功耗。此外，手机品牌商为赋予产品新价值，将于今年MWC展大秀MEMS微投影手机，吸引MEMS器件商积极布局。

苹果、三星最新一代机皇均已搭载6轴以上MEMS传感器，借以支持更强大的动作感测功能。在这两大移动设备品牌商的带动下，其他手机制造商也开始扩大导入MEMS器件，刺激市场需求高涨。

然而，移动设备设计空间锱铢必较，导入多轴MEMS传感器不仅为产品轻薄带来艰难考验，对原始设备制造商来说，如何确保多种传感器共同运行的精度，并改善系统零组件之间的电磁干扰及整体功耗问题也迫在眉睫。

Sensor Hub芯片显威力：减轻系统功耗、降低成本

为突破技术桎梏，意法半导体、应美盛正积极整合MEMS与MCU，进一步打造Sensor Hub芯片；此举不仅能大幅提高传感器的精度，所有感测到的数据也不须完全经由高耗电的应用处理器运算，从而扩增移动设备传感功能，同时还能降低系统成本与功耗。

Sensor Hub其实是一种智能传感器信息处理架构，通过在系统中加装一颗32位的微控制器，进行传感器数据运算；并导入Sensor Fusion软件负责加速度计、陀螺仪、压力计和磁力计等MEMS器件的校正与转换，从而优化多轴MEMS传感机制的精度，同时也减轻系统主处理器工作负担。现阶段，微软已将Sensor Hub列入Windows 8操作系统的标准支持功能，如图1所示。

图1 Windows 8规定相关移动设备搭载Sensor Hub，以整合传感器数据

意法半导体资深技术行销经理郁正德表示，为进一步强化Sensor Hub功能性，MEMS厂商更致力朝高整合方向发展，将微控制器与MEMS芯片封装成一颗单芯片，助力移动设备商简化系统复杂度，并加速开发搭载多轴MEMS传感器。

郁正德指出，意法半导体同时拥有微控制器与MEMS技术，因此发展Sensor Hub单晶片的进度超过其他竞争对手，预计将在2013年第一季发布整合ARM Cortex-M0核心及加速度计的Sensor Hub单芯片，强攻智能手机、平板电脑与便携式电子设备市场。

由于Cortex-M0是业界公认功耗表现出色、性能也够水准的微控制器核心，经由意法半导体的Multi-chip封装技术与加速度计结合，即可独立运算传感数据，避免动用耗电量惊人的应用处理器，达成移动设备多功能、低功耗设计要求。

无独有偶，应美盛近来也通过与德州仪器合作，加码研发Sensor Hub单芯片。据了解，应美盛以往侧重传感器融合技术，利用软件机制转换各种MEMS器件收集到的物理数据，再配合旗下的数字运动传感处理器做初步汇整，但主要运算仍由系统主处理器担纲。此举虽能提升多轴传感器器精度，却增加系统复杂度，对功耗带来更多影响；因此，应美盛已逐渐改用Sensor Hub架构。

郁正德更透露，Google在Android 4.0以后的版本，均已内建类似传感器融合功能的软件机制，强化各种传感器数据演算与校正，为其品牌合作伙伴做足准备；也因此，MEMS厂商将陆续转攻Sensor Hub，在硬件层面下更多功夫，借以赢得移动设备商的者青睐。

除戮力扩充动作感测功能外，多家手机大厂也正着手布局MEMS激光微投影方案，并计划在2013年全球行动通讯大会（MWC）中，大举展出内嵌MEMS微投影功能的智能手机，为旗下产品创造新话题。

MEMS扫描芯片就位，微投影手机MWC齐发

在MEMS芯片厂商与光学组装厂全力冲刺下，新一代内嵌式MEMS激光微投影机的光学扫描芯片，可望于2013年导入量产；同时，光机引擎组装技术也将更趋成熟，包括分辨率、亮度及尺寸规格均全面升级，因而已吸引多家一线智能手机品牌厂，争相导入产品设计。

台湾先进微系统总经理洪昌黎表示，该公司已小量出货MEMS扫描芯片，用于开发单机或移动设备外挂式MEMS激光微投影机；预计2013年第三季将进一步量产内嵌式MEMS激光微投影扫描芯片，并搭配专用图像处理器，提供完整的芯片组解决方案，以打造分辨率720p以上、体积2cm3以下、亮度20~25流明且功耗仅1.2~1.5瓦的内嵌式MEMS微投影光机，争取移动设备内建商机。

至于意法半导体在2012年购并bTendo，补强激光投影光机技术后，也进一步规划MEMS扫描芯片的发展蓝图。该公司运用独家Flying Spot内嵌式微投影设计架构，打造了一款特ASIC并推出参考设计，以减轻系统厂研发负担。

意法半导体技术行销经理王嘉瑜指出，2013年第三季，意法半导体还将发布升级方案，除分辨率将扩增至1080p、亮度达25流明外，光机尺寸也将缩减至1.52cm3、高度5mm以下，让移动设备开发商拥有更多设计空间。

随着芯片与光机引擎技术到位，一线手机品牌商也紧锣密鼓投入产品设计；其中尤以日本、韩国及中国大陆业者最为积极，已初步规划在2013年MWC展会中，大秀内建MEMS微投影功能的手机。洪昌黎不讳言，目前确实有不少手机OEM开出内嵌式微投影规格，因而吸引许多MEMS扫描芯片商积极抢单，甚至有两家中国大陆新进业者也跃跃欲试。

为卡位先期市场，先进微系统正逐步扩充芯片产能，并加紧部署内嵌式MEMS扫描镜、驱动IC及光机设计专利备战。洪昌黎分析，移动设备屏幕分辨率不断攀升，且对轻薄度与功耗要求甚为严格，将为内嵌式MEMS激光微投影机带来诸多挑战，包括MEMS扫描芯片性能、光机尺寸和每瓦流明表现等，皆是技术突破重点与决胜关键，因此须及早展开专利布局。

在微缩光机尺寸上，台湾先进微系统采用独家单片二维MEMS扫描镜技术，可较大多数市场竞争对手选用两片MEMS扫描镜，分别负责X、Y轴画素撷取的方案，节省更多设计空间。

洪昌黎强调，单片方案有助实现MEMS微投影机内部芯片迈向高整合；该公司已计划在2014年以CMOS/MEMS晶圆级封装技术，整并MEMS扫描芯片与驱动IC成为一颗单芯片，届时光机尺寸将显著下降。

高价/图像失真难解决，内嵌微投影普及非易事

尽管内嵌式MEMS激光微投影技术迭有突破，然而其芯片与模组价格偏高问题却如芒刺在背，短期内恐难有商用手机上市。王嘉瑜不讳言，由于绿色激光产能不足，多半业者仍以额外导入RGB调光机制的方式实现绿光，导致占整个内嵌式微投影成本约50%的光机无法降价，连带影响整个模组价格上看30~40美元，将影响手机内嵌微投影的发展速度。

此外，激光光束与MEMS扫描镜之间的光源反射与折射难以避免，也将产生图像失真问题，须引进更多高频控制元件或多种光学补偿技术改善，提高微投影技术投资成本。

因此，洪昌黎认为2013上半年厂商将以推出单机或手机外挂式MEMS微投影产品为主，并进一步开发内建该功能的智能手机；待下半年MEMS微投影技术更成熟且实现规模经济后，整体内嵌式MEMS激光微投影的出货量才会逐渐提高。