2020-09-02 16:47:30分類:技術(shù)專題3655
在火爆的物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)下,未來整個(gè)傳感器行業(yè)將迎來較大的發(fā)展空間。但在傳感器市場全球化、壟斷化的今天,我國傳感器的前進(jìn)之路充滿著迷茫。以下是編者在物聯(lián)網(wǎng)火爆下,對我國傳感器行業(yè)的一些思考。
傳感器是大數(shù)據(jù)“挖掘機(jī)”,是物聯(lián)網(wǎng)的重中之重
物聯(lián)網(wǎng)的根本就是數(shù)據(jù),而傳感器是大數(shù)據(jù)“挖掘機(jī)”,是其中非常主要的器件。傳感器把物理世界的信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字世界信號,其類別非常廣、非常多,從傳統(tǒng)的氣壓、CIS圖像、麥克風(fēng)到運(yùn)動(dòng)傳感器。
物聯(lián)網(wǎng)市場應(yīng)用新趨勢方面,物聯(lián)網(wǎng)具有碎片化,多樣化,跨領(lǐng)域,跨平臺,時(shí)效性的特點(diǎn)。而現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的“碎片化”特征趨弱,出現(xiàn)一些市場需求量超過每年數(shù)千萬套的單一應(yīng)用產(chǎn)品,例如:智能音箱、防丟器、行車記錄儀等等,使得定義專用芯片實(shí)現(xiàn)更好的集成度及性價(jià)比成為必要及可能。
同時(shí)在過去一段時(shí)期,常見的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)的設(shè)備及系統(tǒng)中的傳感器模塊增加了互聯(lián)互通性,使之成為物聯(lián)網(wǎng)中的一類終端節(jié)點(diǎn)。
5G標(biāo)準(zhǔn)對物聯(lián)網(wǎng)/車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的支持,克服了藍(lán)牙BLE,Zigbee,LoRa/Sigfox等無線互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的局限性,為物聯(lián)網(wǎng)終端的普及提供了平臺化的基礎(chǔ)。
在傳感器產(chǎn)品的演進(jìn)趨勢方面,
第一階段主要在工業(yè)領(lǐng)域,市場用量少,單價(jià)高,良率低,以追求性能為主。
第二階段主要在消費(fèi)類,市場用量劇增,MEMS傳感器進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段,價(jià)格顯著下滑,以滿足基本功能為主。
第三階段主要在類工業(yè),對產(chǎn)品的功能及性能提出更多要求,產(chǎn)品線有了更多基于性能升級的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
第四階段集中于物聯(lián)網(wǎng)市場,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場的快速增長使得傳感器的功能和用途,以數(shù)據(jù)的采集和有效使用作為考量點(diǎn),傳感器節(jié)點(diǎn)具備連接性功能也越來越普遍。
5G將會給傳感器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)帶來什么變化?
誠如上面所提的,物聯(lián)網(wǎng)的根本就是數(shù)據(jù)。因此,毫無疑問5G是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要前提。
縱觀整個(gè)社會的發(fā)展,從煤開始到石油,再到電力,最后到數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)流動(dòng)的平臺就是5G,如果沒有5G數(shù)據(jù)流不通。如果沒有暢通的流動(dòng)數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值就大打折扣。
顯然物聯(lián)網(wǎng)是傳感器的一個(gè)非常大的風(fēng)口。其實(shí)物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念特別在我國提出也蠻長時(shí)間了,約在 08、09年就開始提了,當(dāng)時(shí)國家還在無錫成立了傳感器中心,在這十年間,中國也做了很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,但都不是很成功,也沒有很多的量,但這種狀況在5G起來以后就完全改變了。
傳感器表面上看是不同的場景,但應(yīng)用發(fā)展的核心就是大數(shù)據(jù)。端口的話在云上的。如果沒有5G這樣的通訊,它的數(shù)據(jù)顆粒度以及多種數(shù)據(jù)的價(jià)值就很難體現(xiàn)出來。如果物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)市場沒有像現(xiàn)在這樣起來,那對傳感器來講,它的風(fēng)口的到來就受很大的限制。
哪些傳感器會先在物聯(lián)網(wǎng)中起來?
物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)市場非常有意思,一方面到今天為止沒有看到我們以傳統(tǒng)消費(fèi)電子產(chǎn)品眼光來看的所謂的Killer Product,殺手級產(chǎn)品。另一方面物聯(lián)網(wǎng)的確是完全遍布在我們周圍,是一個(gè)非常廣的市場。
這兩方面看似矛盾,但卻合理。
因?yàn)殡m然我們很難在物聯(lián)網(wǎng)上看到一個(gè)像手機(jī)這樣所謂的殺手級產(chǎn)品,但是物聯(lián)網(wǎng)有很多應(yīng)用已經(jīng)是悄然的在起來。
舉個(gè)很簡單的例子,馬路上攝像頭,不是一個(gè)傳統(tǒng)的消費(fèi)類產(chǎn)品,但你如果去看這個(gè)產(chǎn)業(yè)在過去5—8年的發(fā)展,它實(shí)際上已經(jīng)拉動(dòng)了好幾個(gè)公司變成很大的公司了,包括硬件公司、算法公司,你如果去看人工智能的幾個(gè)獨(dú)角獸公司,它基本上都和這個(gè)市場的發(fā)展緊密相關(guān)。
看物聯(lián)網(wǎng)市場,肯定要撇開我們過去看消費(fèi)類市場的觀念。
第一,物聯(lián)網(wǎng)市場范圍很廣,可能會需要很多的定制,而不僅僅是通用產(chǎn)品。大量的定制需求,這將使傳感器有更多的價(jià)值體現(xiàn)。
第二,物聯(lián)網(wǎng)市場我感覺就是像互聯(lián)網(wǎng)+的概念落地。物聯(lián)網(wǎng)分兩類,一個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),一個(gè)消費(fèi)類,我們過去講的比較多的是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的,實(shí)際上在中國消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)會有更加快速的發(fā)展。
傳感器在消費(fèi)應(yīng)用方面的趨勢
1、智能傳感器之后,可穿戴毫無疑問是個(gè)很大的爆發(fā)性市場。
因?yàn)橹悄苁謾C(jī)是從電話開始的這樣一個(gè)基本通信功能基礎(chǔ)上疊加了很多智能的功能,但是可穿戴是完全不一樣的角度,它是以人本來的需求開始的,更加切合人對電子產(chǎn)品使用的方便性的需求,以及比如現(xiàn)在可穿戴里面很多對人的身體、運(yùn)動(dòng)狀況的檢測、包括體征的檢測,所以更加是以人為本的產(chǎn)品。
可穿戴產(chǎn)品實(shí)際上起來了很長時(shí)間了, 8年前美國一些公司像Fitbit很早開始做,但是沒有起來很快,有幾個(gè)很大的原因。
第一,當(dāng)時(shí)的硬件技術(shù)也不夠好。
第二,是通訊技術(shù)沒有很好的發(fā)展起來,現(xiàn)在5G平臺上面可穿戴的傳感器技術(shù)包括我們的運(yùn)動(dòng)傳感器,功耗下降非常多,包括像MCU base、藍(lán)牙等等的,這個(gè)跟七、八年前的差異及進(jìn)步都非常大。
現(xiàn)在可穿戴不是單單的可穿戴,實(shí)際跟手機(jī)已經(jīng)構(gòu)成了非常緊密的關(guān)系,很大的計(jì)算量可以用手機(jī)完成,但是一些非常個(gè)性化的跟人有關(guān)的計(jì)算就在可穿戴完成。包括你的手表,手表又結(jié)合了TWS耳機(jī),這樣構(gòu)成一個(gè)閉環(huán),對人體征的檢測,包括一些簡單的通訊都能夠很好的完成了。
2、未來傳感器會在性能和價(jià)格中找到平衡。
價(jià)格競爭在消費(fèi)市場當(dāng)然是永恒的主題。
傳感器提供了兩個(gè)概念,一個(gè)是功能,還有一個(gè)性能。越來越多的應(yīng)用跟性能有關(guān),性能好需要有更加高精度的傳感器,或者下面的ASIC處理會更加復(fù)雜。過去手機(jī)應(yīng)用沒有對傳感器要求主要在功能層面,沒有高性能的要求,可能大家就會單純的追求低價(jià),但隨著對性能的要求起來以后,未來傳感器的趨勢會在性能和價(jià)格當(dāng)中找到一個(gè)合適的平衡。
傳感器的性能涉及兩個(gè)方面,第一是單個(gè)傳感器的精確度,第二是能否做到多種數(shù)據(jù)的結(jié)合,通過多種數(shù)據(jù)能夠算出一些東西來,產(chǎn)生新的性能,新的數(shù)據(jù)。
3、位置物理空間信息至關(guān)重要。
除了我們講的手表、耳機(jī)等等,還有很多消費(fèi)類應(yīng)用。我們定義為是類工業(yè)產(chǎn)品,像掃地機(jī)器人,還有如pos機(jī)等,現(xiàn)在pos機(jī)上面安裝了越來越多安裝運(yùn)動(dòng)傳感器來做它的跟蹤。相信這樣的概念會很快大規(guī)模的應(yīng)用到高價(jià)值的物流上面去。
同時(shí)現(xiàn)在的所有的智慧家居有關(guān)的應(yīng)用,包括甚至智慧門鎖等,同樣越來越多的安裝了以運(yùn)動(dòng)傳感器為基礎(chǔ)的一些定位的傳感器系統(tǒng)。
4、模組化的傳感器毫無疑問是個(gè)方向。
隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,每一個(gè)單元的基本配置包括通訊、算法等,而如果當(dāng)中采用傳感器模組,就可以接受到更多不同的信號,產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)量和價(jià)值。模組化相當(dāng)于把傳感器的一個(gè)觸角延展出去。舉個(gè)例子,如市內(nèi)導(dǎo)航,除了運(yùn)動(dòng)傳感+陀螺以外,還需要磁傳感器放在一起做融合算法,能夠有更好的定位。
5、手機(jī)將加入各種新的傳感器應(yīng)用。
未來將有更多新的傳感器會加到手機(jī)里面,一方面是因?yàn)榇蠹铱赡軙浞质謾C(jī)這個(gè)大計(jì)算平臺;另一方面是依托手機(jī)實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的特色功能。比如在視覺方面,如果會把非智能紅外傳感器加入到手機(jī)上,用戶將會產(chǎn)生一些新的感受,如在很暗的地方照樣可以看到圖像。另外,一些新的傳感器功能如手持式的超聲,加到手機(jī)后,能以手機(jī)為硬件基礎(chǔ),真正達(dá)到家用的效果。
傳感器公司的核心競爭力,如何在外資的突圍中崛起?
傳感器公司的競爭核心還是產(chǎn)品技術(shù)本身,因?yàn)閭鞲衅骶褪穷愃颇M器件,模擬器件跟數(shù)字器件的差別很大,數(shù)字器件往往是看芯片的規(guī)模。而傳感器像模擬器件一樣,它的核心是性能,往往是性能提高10%,售價(jià)有可能提高10%—20%的。
而性能的提升,核心還是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的研發(fā)。
第一,我們希望我們的研發(fā)能夠使整個(gè)產(chǎn)品的技術(shù)做到全球的流,用2-3年做到全球一流,對一個(gè)初創(chuàng)公司可能不是一個(gè)非?,F(xiàn)實(shí)的目標(biāo),因?yàn)槲覀兦懊娴囊涣鞯墓径家呀?jīng)做了10年、20年甚至更長時(shí)間。在過去10年、20年的產(chǎn)品研發(fā)投入迭代遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們現(xiàn)在的投入。對我們來說一個(gè)可能的機(jī)會是后發(fā)優(yōu)勢,因?yàn)檫^去很多研發(fā)的試錯(cuò)都已經(jīng)看到過了,不需要重蹈覆轍。但為什么我們目標(biāo)不是二流,很簡單,越來越多的傳感器應(yīng)用,尤其是物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的傳感器應(yīng)用,二流產(chǎn)品的性能/可靠性是達(dá)不到的。
第二,傳感器的下一個(gè)主要窗口就是物聯(lián)網(wǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,中國毫無疑問在全球是擁有應(yīng)用場景最多的地方。物聯(lián)網(wǎng)需要很多的定制,本地化的服務(wù),本地化的方案,甚至器件的設(shè)計(jì)定制,都變得非常關(guān)鍵。作為一個(gè)本土企業(yè),在跟外資企業(yè)的競爭當(dāng)中,針對本土化的服務(wù)、產(chǎn)品的定制會有更多優(yōu)勢。芯片未來和應(yīng)用結(jié)合越來越深度,本地化非常重要,這也是我們的優(yōu)勢。
中國傳感器設(shè)計(jì)和制造企業(yè)的發(fā)展還是很重要,未來這么重中之重的環(huán)節(jié),如果我們受制于人,肯定未來發(fā)展是危險(xiǎn)的。
半導(dǎo)體這個(gè)產(chǎn)業(yè)是非常全球化的。無論是中美的摩擦,還是日韓的摩擦,最后都以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為勝負(fù)手。美國限制華為導(dǎo)致華為相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)受阻;日本的半導(dǎo)體化學(xué)品供應(yīng)商停供,就造成了巨大的半導(dǎo)體企業(yè)三星和海力士生產(chǎn)不順。另外,臺積電占了Foundry全球60%的量,在最領(lǐng)先制程,12納米,7納米甚至5納米基本都是只有它能夠大量生產(chǎn)。所以這是一個(gè)非常全球化的、分工協(xié)作的產(chǎn)業(yè)。
不受制于人不代表我們自我封閉、關(guān)門發(fā)展,可能更重要的是如何把我們國家的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),跟全球其他地區(qū)的半導(dǎo)體更加緊密的合作在一起,變成缺一不可的一環(huán)。
我們整個(gè)國內(nèi)傳感器在全球的排位里面跟其他半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品相比,排位是比較落后的。今天去看全球前30家傳感器公司,中國只有2家,而這二家也不是完全傳統(tǒng)的做傳感器芯片的公司,它更多是在傳感器的封裝和應(yīng)用,國內(nèi)傳感器過去來主要是從軍工研究所開始比較多,產(chǎn)品主要針對軍工或者部分工業(yè),現(xiàn)在有些也逐步走向無人駕駛,但基本上還是處于一個(gè)多品種、量小、高單價(jià)的市場。雖然近幾年,我們國內(nèi)傳感器公司在一些消費(fèi)類市場有了長足的發(fā)展,但中國傳感器走向世界的路還是蠻長的。
國內(nèi)的公司受到規(guī)模、研發(fā)能力、市場品牌等限制,基本上只能做單個(gè)的。但是歐美大的公司,都是采用向客戶提供一整套的方案的策略。
傳感器技術(shù)路線實(shí)際上就是很寬泛的問題,它是非摩爾定律上面的,即超越摩爾定律。實(shí)際上傳感器有很多不同的辦法實(shí)現(xiàn),比如我們講的陀螺,有人用的是光纖陀螺,也有用石英的,用半導(dǎo)體方法做我們叫MEMS.所以對傳感器來講每個(gè)產(chǎn)品它有自己的發(fā)展路線,且在不同應(yīng)用領(lǐng)域有不同的發(fā)展路線。
如果以物聯(lián)網(wǎng)作為主要的方向,下一代傳感器有幾個(gè)關(guān)鍵的方向:
第一,就是組合傳感器的的形式。
第二,它需要有一定的性能,同時(shí)有較低的功耗,當(dāng)然尺寸跟成本都還是有一定要求。
第三,封裝技術(shù)將不同功能的器件封裝在一起。
傳感器只是挖掘了一個(gè)數(shù)據(jù)出來,如果能夠在端口就有很快的處理及傳輸,例如邊緣計(jì)算,在慣導(dǎo)傳感器里面就放入ARM來做一個(gè)本地化的計(jì)算。另外,為達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求,傳感器封裝的技術(shù)會從只是傳統(tǒng)的把傳感器封裝出來發(fā)展到更加側(cè)重把不同功能的器件封裝在一起。如同我們現(xiàn)在嘗試的把傳感器、MCU,memory、藍(lán)牙等通訊的芯片封裝在一起。當(dāng)然規(guī)模再大以后,不同大的芯片通過封裝組合在一起,那也是個(gè)更遠(yuǎn)的業(yè)態(tài)。
各大傳感器設(shè)計(jì)公司路線差異會蠻大的,比如麥克風(fēng)產(chǎn)品國內(nèi)做的比較多,有的是朝一個(gè)低成本的方向走,還有的朝高性能的方向走,它們是完全不一樣的產(chǎn)品路線。有的是組合不同應(yīng)用放在一起,比如京東方,它希望以屏為端口,切入到像物聯(lián)網(wǎng)的市場。它這個(gè)屏的載體就不只是屏了,它里面要放很多別的器件才能變成真正的載體,應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)。
最后,中國半導(dǎo)體發(fā)展的關(guān)鍵,在于不能自我封閉、關(guān)門發(fā)展。
對中國半導(dǎo)體發(fā)展,特別是在現(xiàn)在這樣大的環(huán)境下,我們不要自我封閉,不要關(guān)著門發(fā)展。這個(gè)行業(yè)是個(gè)非常國際化的產(chǎn)業(yè),而且產(chǎn)業(yè)鏈非常長。從剛才講的原材料開始,如很多化學(xué)品,一直到終端市場,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈非常長。
材料方面,日本、歐洲這些地方可能發(fā)展比較早;設(shè)備方面歐洲、美國、日本、韓國比較領(lǐng)先;制造方面,現(xiàn)在臺灣整個(gè)芯片制造跟封裝的能力,產(chǎn)能跟技術(shù)是最好的;應(yīng)用市場方面,毫無疑問中國處于非常好的位置。
因此,如何把我們的優(yōu)勢,與各個(gè)地方、各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)展的優(yōu)勢結(jié)合在一起,走出一條我們自己中國半導(dǎo)體發(fā)展之路,這才是比較關(guān)鍵的。