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IMU市场风云变幻,高性能产品广受青睐
2018-04-12 08:38:20   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

InvenSense、博世(Bosch)和意法半导体(STMicroelectronics)是全球领先的三大IMU供应商,一直在竞争激烈的消费类市场中拼搏厮杀。不过,随着2017年第四季度苹果(Apple)最新产品的发布,博世已经成为消费类IMU领域无可争议的领导厂商。

IMU市场风云变幻,企业整合不断发生

惯性传感器是MEMS市场重要的产品类型,主要包括加速度计、陀螺仪和磁力计,应用领域涵盖消费电子、汽车电子、工业控制、航空航天等。目前,分立的惯性传感器,尤其是消费类3轴加速度计和3轴磁力计,市场趋于饱和、价格不断侵蚀,而以IMU为主的组合传感器市场发展迅速。

InvenSense、博世(Bosch)和意法半导体(STMicroelectronics)是全球领先的三大IMU供应商,一直在竞争激烈的消费类市场中拼搏厮杀。不过,随着2017年第四季度苹果(Apple)最新产品的发布,博世已经成为消费类IMU领域无可争议的领导厂商。这是因为:(1)博世取代了InvenSense,成为苹果新手机iPhone 8和iPhone X的供应商;(2)同时博世也取代了意法半导体,成为Apple Watch Series 3的供应商。

苹果iPhone X中的博世6轴IMU

苹果iPhone X中的博世6轴IMU

当然,风云变幻的市场少不了资本层面的角逐。据麦姆斯咨询报道,2016年12月,日本电子零件制造商TDK同意斥资13.3亿美元收购InvenSense。此次收购交易将使TDK和InvenSense在产品开发和销售渠道方面产生协同效应和规模效应,提升其传感器技术能力、扩展产品组合。TDK近两年在MEMS传感器领域频频出手,收购Tronics、Micronas、ICsense、Chirp Microsystems等一系列厂商。

另外,中国厂商也在竞逐IMU领域。深迪半导体作为中国首家且目前唯一批量生产消费类6轴IMU厂商,主推两款型号产品:SH200Q和SH200L,打破了国外垄断局面,通过与MEMS、ASIC晶圆制造及封测厂紧密合作,完成了一系列的性能、良率优化提升及可靠性测试工作,已于2017年成功批量导入市场,如四悬翼飞机、游戏手柄、空鼠等。2016年10月,罕王微电子在“传感器与MEMS技术产业化国际研讨会暨科研成果产品展”上发布了收购美信(Maxim)公司旗下MEMS传感器业务部门的消息。该部门由美信原有传感器开发团队结合美信之前收购的SensorDynamics公司组成,主要产品为陀螺仪及IMU。

深迪半导体消费类6轴IMU产品:SH200Q和SH200L

深迪半导体消费类6轴IMU产品:SH200Q和SH200L

消费类IMU性能提升,新兴应用层出不穷

对于MEMS厂商来说,消费类市场极具挑战性。虽然出货量仍然在增长,但是该市场的竞争越来越残酷。所以,领先的MEMS厂商为了获得更多的市场份额和产品利润,着手提升消费类IMU产品的性能。性能提升的同时,新兴的应用也接踵而至,如增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、混合现实(MR)、无人机和室内导航等。

在2018年慕尼黑上海电子展上,全球排名第一的MEMS厂商博世推出了一款高性能6轴IMU:BMI085。BMI085在一个紧凑型封装中集成了一个3轴16位MEMS加速度计和一个3轴16位MEMS陀螺仪。这款强大的IMU非常适合要求苛刻的VR/AR应用以及其它应用(如导航、人体运动跟踪等)。BMI085结合了极低漂移陀螺仪和低噪声加速度计,可显著减少令人不适的晕动病效应。其对头部运动的超精确瞬时检测将时间延迟缩短至几乎不可察觉的最小值。因此,电子设备制造商能够创造出更加真实和身临其境的VR/AR体验。

在完成对Sensirion压力传感器部门收购之后,TDK(InvenSense)于2017年推出全球首款高性能7轴MEMS运动组合传感器:ICM-20789,将领先的6轴IMU(3轴加速度计+3轴陀螺仪)和高精度电容式气压传感器(高度计)集成在一起,可以适应无人机不同飞行阶段所面对的各种严苛环境,满足用户对跟踪视频拍摄的需求。

而在今年,TDK(InvenSense)再创消费级6轴IMU新高度,推出新款CORONA系列高级运动传感器,具有全球首创的3接口6轴IMU,可同时支持两个OIS(光学图像稳定)摄像头模组。同时,CORONA系列IMU降低的传感器噪声指数和改善的温度稳定性,以及独有的同步运动采样性能,也大幅提高了成像质量。除了图像稳定应用,CORONA系列IMU的另一个重要应用,是支持快速兴起的智能手机室内导航以及各种物联网设备的自主运行。

深迪半导体也将推出高性能消费类IMU,可用于无人机、AR/VR设备以及光学图像防抖应用,与国际IMU大厂展开竞争,逐步提升中国自主传感器的市场份额。

IMU助力光学图像防抖(OIS)

应用于光学图像稳定(OIS)的IMU是高端智能手机厂商常采用的一项新技术。其原理为:在手机拍照过程中,如果按下电子快门时,手不经意发生抖动,则IMU能够感知到微小的抖动行为,并及时反馈给微处理器以计算出需要补偿的位移量,再通过光学补偿方式(移动补偿镜片组或图像传感器)来解决抖动所造成的图像模糊问题,从而提升手机的拍照性能。尤其是在光源不足的条件下拍照,IMU可以让手机获得更加清晰明亮的照片。除了智能手机,无人机、运动相机、智能眼镜等产品也需要IMU的助力,以捕捉精彩的瞬间,实现完美的拍摄。

以前,传统光学图像稳定的主要方法是将2轴陀螺仪集成于摄像头模组,此外手机主板上还需集成6轴IMU。但现在有了新的解决方案,只需要在主板上集成具有光学图像稳定的IMU即可,进而节省了一颗2轴陀螺仪。因此,TDK(InvenSense)和意法半导体等厂商都发布了IMU新品,并对尺寸和工艺进行了优化,以迎接这一新变局!

另外值得一提的是,一家专注于移动设备应用的MEMS创新企业MEMSDrive开发了一款MEMS光学图像防抖芯片,以取代目前主流的音圈马达技术(Voice Coil Motor, VCM)。未来,MEMSDrive还可以将惯性传感器与光学图像防抖芯片集成,实现智能防抖传感器。MEMSDrive已经与中国手机制造商OPPO展开合作,OPPO利用MEMSDrive的技术,曾在2016全球移动大会上发布了一款具有图像稳定功能的拍照手机。

高端类IMU市场进入新一轮的繁荣周期

国防和商用航空航天市场一直是高端类IMU市场的支柱,今天依然如此。传统市场(如国防、商用航空航天等)在经历了2010年至2015年的低迷之后,近两年已经恢复了增长,这主要受益于地缘政治风险的增加和商用航空航天业务的复苏。同时,2015年石油危机结束,加上东方地区,尤其是中国购买力的不断增加,高端类IMU市场必然受惠。

从长远来看,高端类IMU及系统市场可能会进入新一轮的繁荣周期,其主要受到两大趋势推动:其主要受到两大趋势推动:(1)机器人时代来临;(2)工业应用增长。此外,高端类IMU市场迎来许多新机遇,包括自动/无人驾驶汽车、船舶、无人机、结构监测、可重复使用航天运载器和微型卫星等。

高端类IMU及系统市场的垂直化仍在继续,它是获得竞争优势的关键因素。因为垂直整合可以优化产品和降低成本。不过这需要厂商掌握惯性传感器的研发和制造,包括加速度计、陀螺仪、专用集成电路(ASIC)和软件。

面对高端类IMU市场,中国MEMS厂商通过“储备”核心加速度计和陀螺仪技术,进而分享“一杯羹”。例如,基于市场导向深迪也将推出全自主研发的高端IMU方案应用于汽车惯性导航、机器人、工业机械、农业机械、航空和航海等领域。美泰科技利用IDM模式的优势,也研发出了高端类加速度计和陀螺仪,并可提供IMU和航姿参考系统(AHRS)等,主要面向航空、航天、汽车、高铁等应用。

延伸阅读:

《苹果iPhone X中的博世6轴IMU》

《高端惯性系统市场与技术-2017版》

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