如果從整體來看,博世的整體營收仍以汽車交通為主,它是全球最大的一級供應商,業務覆蓋 60 個國家,在華收入的七成都由該項業務貢獻,但另一方面,物聯網發展迎來爆發期,電子設備如 AR、VR、智能眼鏡、智能手表以及機器人、智能工業在未來消費類市場分量重大,這正成為博世增加籌碼、著力突進的重要方向。Bosch Sensortec 便作為博世在該領域的主力業務,主要提供 MEMS 傳感器與致動器解決方案,涵蓋手機、消費電子、工業物流、智能家居與建筑等多個領域。
近日,Bosch Sensortec 在慕尼黑上海電子展上推出了其最新的加速度計傳感器 BMA400 與高性能慣性測量單元 BMI085。
據雷鋒網了解,BMA400 以低功耗為主打,體積僅為 2.0 x 2.0 x 0.95 mm3,主要為手表、耳環、眼鏡等可穿戴設備定制。小尺寸和低功耗是 MEMS 傳感器的兩大最主要訴求,小尺寸的傳感器更容易集成到不同設備中,低功耗則可降低可穿戴設備對充電的依賴,但兩者往往難以在同一設備中兼顧,BMA400 則嘗試在此做出突破。
根據 Bosch Sensortec 亞太區總裁 Leopold Beer 的介紹,BMA400 在計步模式下的功耗僅為 4μA。它具備一個智能電源管理系統,可在小于一個安培的最低模式到不同偵測等級的高級模式之間自由切換。另外,之前的多數加速度計傳感器只能提供單純的旋轉屏幕,而 BMA400 可同時實現計步與活動識別功能。
此次發布的高性能慣性測量單元 BMI085 主要應用于 AR、VR 產品中,它是 BMI055 的下一代產品。BMI085 的特點是可以實現內外空間定位,用戶在室內便可通過其進行追蹤定位。并且,BMI085 的延遲性更低,可以更好地解決設備眩暈問題。
另外,Bosch Sensortec 還發布了一個互動投影模塊,它可根據需求提供用戶使用界面,不需要很大的顯示屏;界面只在投影時移動,因此可節省電源使用,增加電池壽命;并且,模塊使用激光束掃描技術,可實現隨時隨地免聚焦投影。
Leopold Beer 表示,雖然手機已占全球市場的領導地位,但博世的技術驅動并不來自手機,其下一代產品會主要集中于穿戴以及 IoT、AR、VR 領域。在此,博世將投入全球 R&D 10% 的投資經費,致力于新型解決方案與系統的研發。
以下為 Bosch Sensortec 亞太區總裁 Leopold Beer、MEMS 產品領域全球負責人 Ralf Schellin 的媒體群訪實錄,雷鋒網做了不改變原意的調整:
問:BMA400 和 BMI085 的哪些性能在行業中是領先的?
Leopold Beer:BMA400 最主要是超低功耗,不是單純數字低,而是在噪聲以及功耗之間取得非常極致的平衡。就像有些傳感器號稱超低功耗,但它的使用方法是有時打開有時關掉,像計步器就非常不準確,只能在打開的時候測量到步數,關掉的時候就沒辦法測量。
BMA400 基本上在噪聲與功耗間取得了一個非常極致的平衡。針對 DCDC 來說,它不需要額外去穩定電源供應,里面有智能電源管理系統實現低功耗,這是它的主要特色,它的計步功能是內建的,不需要通過外部做計步運算,而且只需要 4 個做計步全時功能。
Ralf Schellin:BMI085 的主要指標都是領先的,包括零漂部分,溫度相關的零漂,還有針對噪聲、溫度而產生的靈敏度變化,都是業界領先的。它里面包含了很穩定的加速度傳感器,許多參數,包括零漂或穩定性都有大幅增加,里面的閉環式陀螺儀設計,也使它有了更好的性能表現。
因為這些性能,它的價錢也比一般的 IMU 貴。當然,也有更好的 IMU,但都是尺寸更大或者功耗更高,像汽車可能需要更高級、性能更好、敏感度更高的產品。
問:互動投影模塊里面主要包括哪些東西?比如說激光器、光學鏡頭這些東西是不是都包括在里面了?
Ralf Schellin:剛剛(展示的)那個交互投影模組是一個參考設計,其實體積還可以大大縮小,比如說像手表這樣的尺寸,這個模塊根據不同客戶需求有個性化的設計。
這樣的模塊的確已經整合了所有產品需要包含的激光模塊,包含電管理模塊、光學相關模塊以及微型晶片,以及驅動的 ICE 軟件都集成在里面。機構的設計,配合真實的產品,投射出來的最終的人機界面,里面其實都有。你向博世買這樣一個東西,不需要再向其它廠家買電源管理 IC 等等,這些都整合在一個設計里了。
Leopold Beer:這個模塊是和不同廠家配合生產出來的,博世會把這些所需要的產品集中起來,做最后的組裝,然后賣到產品設計者、開發者手上。
問:互動投影模塊的投影是否有距離限制?
Leopold Beer:激光部分,隨著距離增長,光源會下降,不可能沒有距離限制。目前使用情景大概是,25 米光源的情況下,可以達到 50 公分或 0.5 公尺仍清晰可見的程度。
當然可以更小,也可以更長。更小肯定沒有問題,應用到大部分可穿戴物聯網設備交互界面的時候,還是非常清晰的,但是如果距離更遠,第一,它不可能取代投影儀設備,第二,距離遠可以通過激光模組升級解決,使用更大功率的激光模組可以實現清晰可見,但這對人眼會不會有傷害,或者激光這么遠距離做交互使用是不是合理,這都是我們需要去考量的。
距離的遠近不是它的限制,限制來自于它的應用,它不可能做 1、2 公尺的互動使用。
問:剛才講到 BMA400 是超低功耗和高性能的結合,博世為什么能同時實現超低功耗和高性能,是否有一些獨創技術?
Ralf Schellin:答案是肯定的,我們針對 BMA400 做過特別優化,一個是 MEMS 的感測元件,另外一個是設計機器電路的單元。
機器電路單元里面專門做了特別設計,在這個功耗的定義上,針對這邊的技術做過特別設計。同時,要選擇適當的 MEMS,搭配信號噪聲比最高的單元,這樣才能讓所有的信號噪聲比例是最高的,同時降低功耗。
問:在我們展示的互動投影模塊的手環應用上,目前好像還只是單純的投影功能,如果加上互動功能,尺寸是否會更大一些?會加入一些什么樣的器件?加入互動功能之后的手環大概什么時候會上市?
Leopold Beer:目前展示的投影智能手表基本上是投影,也有交互使用,交互的界面機制并不是我們現在所提供的來自于博世的方法。博世所提供的交互投影模組已經在做設計了,交互投影這塊,我們和客戶還在研發階段,體積會更小,功耗也會更省,現在一代產品已經出來了。
我們和客戶合作的方向不是說賣給客戶以后他就可以直接使用,而是客戶和博世之間要很緊密地配合,設計上需要做很多考量和科技化運用。目前在這個時間點,我們的客戶不是那么多,但是我們很緊密地在配合著,我們需要支持客戶,客戶也需要投入他們的研發團隊做設計。
問:在 VR 展示上,為什么會加入一些溫濕度的監測,有什么特殊應用嗎?
Ralf Schellin:上一代產品 BMI055 陀螺儀的性能很好,但是對于加速度計傳感器則有更多需求。BMI085 針對加速度計傳感器這塊有更大改進,包括降低噪聲的表現,也降低了零漂的部分,還有,因為雙重 MEMS 設計的結構,所以它整個包含了噪聲、零漂和溫度 TCU 的表現。
因為有熱脹冷縮的物理特性,所以當溫度上升或下降時都會影響到傳感器的性能表現,當這個物理特性限制在一個最小范圍時,不會因為溫度改變而影響原來的參數變化,這樣才能確保產品的高性能表現。
同時,除了這些硬件特色,加速度計傳感器以及陀螺儀之間的同步也會增加總體 IMU 性能的提升。在 AR、VR 使用的領域,有更精確的數值,噪聲表現相較于上一代 BMI055 加速度計噪聲進步了 3 倍,TCU 也提高了 5 倍性能。增加加速度計的性能,也將提升整體 IMU 傳感器的應用穩定性,增強它的低噪聲和低延遲性表現。
問:為了更好地解決 MEMS 器件的零漂問題,博世算法中對慣性動作捕捉的技術有實時校準的方案嗎?
Ralf Schellin:博世有這樣的技術,但不是整合在所有產品里,因為要根據不同痛點去實現不同的產品,在一些產品里面,我們要整合實時校準方案,有些產品例如需要低功耗,但增加算法很可能會增加功耗,我們要平衡實時校準與低功耗之間的重要性,所以根據不同產品類別,需要看情況而定。我們有這樣的技術和產品,但不是所有都在用。
問:在物聯網市場,客戶需求的傳感器類型、數量在更加豐富,博世傳感器的未來戰略是什么?你們是想盡可能提供客戶需求的所有類型的傳感器,還是有自己選擇的大方向?
Leopold Beer:我們一定是通過一個開發過程,加上市場成熟的過程,實現我們想要投資的產品。隨著細分市場的增加,我們會優化傳感器性能,但是在其它類別不是沒有在探索,我們在通過博世 R&D 的投資經費擴張,但不可能一下子就把所有東西都實現出來,這受限于人力資源和工程師專業能力。
所以,博世可能會關注自己的基礎和強項,多元化方面則會逐步擴增,從以前的加速度計傳感器、陀螺儀、環境傳感器,到激光掃描儀,都是先一步一步實現,再去區分高、中、低檔不同的使用需求,有些是閃電模式,有些需要高性能的使用模式,再加上每個傳感器里面還要加上一些智能應用,像計步器或室內導航的使用。物聯網需要更多元化,我們一直都在學習。
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