FőoldalKonstruktőrFelszálló ágban a MEMS-szenzorok
2013. március 12., kedd ::

Felszálló ágban a MEMS-szenzorok

Mindenki a fedélzetre!
Nagy az egyetértés az elektronikai iparban abban, hogy a szenzorok és szenzoralapú alkalmazások a leggyorsabban növekedő piacok egyikét képviselik, meghaladva a félvezetőipar teljesítményét is. A beágyazott szenzorok piacának látványos bővülését mindenekelőtt az okostelefonok, mobil egészségügyi termékek és persze a gépjárműipar támogatják, amelyek mindegyike meghatározó jelentőségű Európa elektronikai gyártási és innovációs tevékenységében. Cikkünk felméri az uralkodó piaci trendeket, jövőképet állít fel, valamint megmutatja, hogyan lehet a Farnell element14 jó stratégiai partner e piac versenyzőinek...

A szenzoros és szenzoralapú elektronikai alkalmazások piaca az előrejelzések szerint évente 10 százalékkal bővül, amellyel a komplett félvezetőipar teljesítményét a sajátja mögé utasítja. Ezen belül a két legerősebb piaci szegmens a szórakoztatóelektronika és gépjármű-elektronika, amelyek együttesen a szenzorpiac 40 százalékát birtokolják. E teljesítmény mögött az okostelefonok és mobil egészségügyi termékek iránt mutatkozó, óriási kereslet, valamint a gépjárműipar MEMS-szenzor-integrálási preferenciája áll, hiszen ez utóbbiakkal ergonomikusabb, biztonságosabb, jobb motorikus teljesítményű, hálózati képességekkel rendelkező járműveket dobhatnak piacra.

Napjaink csúcskategóriás okostelefonjai (mint pl. az Apple iPhone vagy a Samsung Galaxy S-sorozatok) több szenzorral is rendelkeznek: mozgásérzékelőkkel, gyorsulásmérőkkel, giroszkóppal, kamerával (többnyire rögtön kettővel is), mikrofonnal, WiFi- és Bluetooth rádiókkal, NFC-vel, érintésérzékelővel stb. Az erős konkurencia és termék­életciklus miatt az árak éven belüli töredékre csökkenése jellemző. Az okostelefonokba szenzorokat építő vállalati ügyfelek számára a termékfejlesztés és kompetitív pozicionálás a fontos szempontok a szenzorgyártók rangsorolásánál, így a szenzor piaci bemutatkozásának idejét és hosszú távú megbízhatóságát (élettartamát) értékelik elsődleges szempontként.

Az események gyors egymást követését jól példázza az iPhone 4 esete. Ez volt az első okostelefon, amely MEMS-technológiás giroszkópot kapott. A készülék piacra dobását követte pár napon belül a hattengelyes mozgásfeldolgozó megoldások egyik vezető gyártója, az InvenSense-féle IPO bemutatkozása. Az új technológiai elképzelések megjelenésével és a legjobb elektronikai alkatrészek (nagy felbontású A/D-átalakítók, aluláteresztő szűrők, jelfeldolgozók stb.) kombinálásával gyorsan, kiváló minőségben fejleszthetünk.

1. ábra. Egy tipikus okostelefon blokkdiagramja az integrált szenzorok feltüntetésére

Az okostelefonok mindig újabb és nagyobb teljesítményű processzorokat és képességeiket kiaknázó operációs rendszereket kapnak. Ezek fontos tényezők az okostelefonok „intelligens" képességeinek bővülése szempontjából.

A szenzorok betervezése az új készülékekbe a közelmúltban felgyorsult, ám az elemzők szerint a MEMS-szenzorokéra mindössze háromféle szenzortípus volt felelős: az akusztikai hullámszűrők, mozgásérzékelők és mikrofonok. A fejlesztők számára a különböző szenzorok kombinációja könnyíti meg az olyan innovatív megoldások fejlesztését, mint a gesztusfelismerés, ujjlenyomat-felismerés stb. A különböző szenzoradatok kombinált, kreatív feldolgozása egyesek szerint új távlatokat nyit meg a termékfejlesztésben, ám mivel a fejlesztésre egyre rövidebb idő áll rendelkezésre, a tervezőknek kulcsrakész megoldásokra van szükségük, hogy a lehető legrövidebb idő alatt elő tudjanak állni a működőképes prototípusokkal. Az alábbi támogatások elvártak a beszállító partnerek részéről.

  1. Segítség a megfelelő termékek gyors és könnyű megtalálásában. A dedikált mikro-weboldalak segítségével a mérnökök gyorsan átrághatják magukat a blokkdiagramokon, beazonosíthatják a kapcsolódó, ajánlott státuszú kiegészítőket, letölthetik a kapcsolódó alkalmazásjegyzeteket, műszaki dokumentációt és az egyéb, referenciatervbe illeszkedő információs anyagokat. A Farnell által kínált megoldás a www.farnell.com/sensing weboldalon érhető el.
  2. A különböző elektronikai ökoszisztémák tesztelését támogató fejlesztőplatformok lehető legátfogóbb rendelkezésre bocsátása a MEMS-szenzorok elektronikával történő összepróbálására. A Farnell fejlesztést és hibavadászatot támogató eszközöket, stackeket, egyéb szoftvereket (pl. nyomtatott huzalozású hordozó-tervező, gyártástámogató stb.) is kínál, elkerülve a szükséges eszközök több helyről történő összeszedésének kényszerét.

Nincs már messze az idő, amikor az előbb bemutatotthoz képest akár egy nagyságrenddel több szenzort találhatunk majd okostelefonunkban, amelyek célja a mobil egészségügyi szolgáltatások integrálása. Az elemzők várakozása szerint csak az okostelefonok által támasztott igény hatására 2015-ig több mint 6 milliárdosra nő a szenzorok globális forgalma, amelynek egyharmadát ezek az új alkalmazások teszik majd ki. A helyzetalapú szolgáltatások bővülésével várható a magasságmérők, verejtékérzékelők, további mikrofonok, hőmérséklet- és páratartalom-mérők stb. megjelenése is.

2. ábra. Mobil egészségügyi termékek okostelefonos szenzorok támogatásával

Az okostelefonokon kívüli, ruházati cikkekbe integrált szenzorok által lehetővé válik a viselőjük személyes egészségügyi paramétereinek mérése. Ez olyan, nagy megbízhatóságú és biztonságos alkalmazások előtt nyitja meg a horizontot, mint pl. várható allergiás reakciók esetén figyelmeztetőrendszerek, egészségügyi szolgáltatásnyújtási szükség esetén helyzetalapú információkkal rendelkező riasztórendszerek, alacsony vérnyomás vagy szabálytalan szívritmus esetén figyelmeztetőszolgáltatások stb. 2010-ben nagy érdeklődés övezte az Apple intelligens ruházati darabokra benyújtott szabadalmi kérelmét a helyzeti és pszichometriai adatok külső feldolgozóegységre történő közvetítésével.

A támogató partner részéről elvárt szolgáltatások között szerepel a lehető legtöbb minta rendelkezésre bocsátása, amelyek sokféle kombinációs lehetőséget mutatnak be, és segítenek az alkalmazás finomítását új magasságokba emelni. A Farnell element14 felelősei szorosan együttműködtek a vezető gyártókkal, ennek egyik eredménye például az Analog Devices iSensor MEMS IMU portfólió bemutatkozása, amely 10 sza­­badságfokot kínál, vagy pl. a Freescale XTrinsic vagy STMicroelectronics iNemo modulok is ide sorolhatók.

Az STMicroelectronics fejlesztőmoduljai is e felfogás szerint készültek, nem csoda hát, hogy az okostelefonos és hordható egészségügyi mobilszenzorok piacán vezető szerepet töltenek be. Nem is nehéz elképzelni, hogy ezek a szenzorok milyen könnyen illeszkednek vezeték nélküli szenzorhálózatokba, például gépjárművek GPS-alapú helyzetmeghatározó rendszerébe, megnyitva az utat — többek között — a segítségnyújtás új dimenziója előtt. A Farnellnél úgy látjuk, hogy a nagy szenzorgyártók előkészülnek a teljes lefedettség biztosítására, a Freescale például teljes értékű, komplett szenzormegoldásokat nyújt okostelefonok és gépjámű-elektronikai rendszerek fejlesztői számára, beleértve a szenzorokat, processzorokat, tápellátást stb.

A legnagyobb gyártókkal folytatott együttműködés alapján a Farnell a következő végkövetkeztetéseket vonta le:

  1. A MEMS-technológiában rejlő valódi potenciál akkor mutatkozik majd meg, ha ezeket a miniatürizált szenzorokat, beavatkozókat és egyéb struktúrákat egy közös szilíciumhordozón egyesítik az integrált áramkörökkel együtt.
  2. A különböző szenzorokról érkező adatok összesíthetők, az adatok begyűjtésére, az eredmények értelmezésére és a körülmények pontosabb, teljesebb és megbízhatóbb leképezésére intelligens jelfeldolgozás fejleszthető.
  3. Az energiabegyűjtő szenzorok kompatibilisek e rendszerekkel, támogatva azokat a környezetből kinyert, mikromennyiségű energiáikkal.

Hosszú távon az MEMS-szenzorok több szabadságfokának kezelése szempontjából az interfészek szabványosítása fontos feladata az iparnak. Jelenleg mindkét tábort komoly érvek erősítik, de ha sikerülne megegyezni egy közös szabványban, az jelentős segítség lenne a fejlesztők számára a munkaóra- és anyagköltség érezhető esése miatt. Ez lenne a végcél, hiszen mindenkinek jól felfogott érdeke a tervezési bonyolultság és időszükséglet csökkentése.

A Farnell element14 szorosan együttműködött az említett, vezető gyártókkal, és ez alapján egészítette ki kínálatát a nagy megbízhatóságú alkatrészekkel, magas szintű ügyféltámogatással és az element14 tudásbázison keresztül elérhető információs szolgáltatásokkal. Az element14-en a fejlesztőmérnökök minden szóba jöhető eszközt könnyen áttekinthetnek, biztonsággal dönthetnek az egyes megoldások kiválasztásában, hiszen értékes blokkdiagramok, navigációs szolgáltatások, választási segédletek támogatását élvezik.

A Farnell kapcsolódó honlapja

Tudomány / Alapkutatás

tudomany

CAD/CAM

cad

Járműelektronika

jarmuelektronika

Led technológia

Led technológia

Rendezvények / Kiállítások

Mostanában nincsenek események
Nincs megjeleníthető esemény