智能傳感器的未來在哪里？

隨著物聯(lián)網(wǎng)和集成電路的不斷發(fā)展，傳感器成為了現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的重要支柱。在世界各國普遍的重視和投入開發(fā)下，全球的傳感器市場在不斷變化創(chuàng)新中呈現(xiàn)出了快速增長的趨勢。

傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

在此之際，與非網(wǎng)推出“傳感器的創(chuàng)新之旅”專題活動，邀請行業(yè)公司圍繞傳感器領(lǐng)域的布局、趨勢、創(chuàng)新、挑戰(zhàn)、突圍等話題進行了討論交流。

瑞薩電子介紹了其在傳感器領(lǐng)域的布局：公司傳感器業(yè)務涵蓋了包括工業(yè)、汽車、氣體、IoT、運動檢測技術(shù)等多個領(lǐng)域的傳感器產(chǎn)品。

在工業(yè)領(lǐng)域，瑞薩電子產(chǎn)品包括用于工業(yè)和消費類應用的電容 / 電阻傳感器信號調(diào)節(jié)器、IO-Link 等傳感器相關(guān)產(chǎn)品；

汽車領(lǐng)域，擁有用于排氣系統(tǒng)和 HVAC 中的高溫和高壓傳感器的傳感器信號調(diào)節(jié)器、用于高速電機換向的位置傳感器產(chǎn)品；

氣體檢測領(lǐng)域，有配合軟件使用的室內(nèi)空氣質(zhì)量和制冷空氣質(zhì)量氣體傳感器產(chǎn)品；

IoT 領(lǐng)域，其產(chǎn)品包括用于無線連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的 6LoWPAN 模塊、針對 HVAC，數(shù)據(jù)中心和服務器的風速傳感器、BLE 5 傳感器標簽帶有濕度 / 溫度和其他傳感器；
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光學傳感器領(lǐng)域，環(huán)境光傳感器可以調(diào)節(jié)顯示器的背光，通過優(yōu)化顯示器的可視性來改善用戶體驗并節(jié)省電能。它們具有超低的光敏度，低功耗，理想的光譜響應以及易于使用的簡單輸出算法，使其成為同類產(chǎn)品中的佼佼者。目前瑞薩電子可以提供全套的光到模擬和光到數(shù)字解決方案，以適合客戶的應用需求和預算；

瑞薩電子在光數(shù)字接近傳感器領(lǐng)域也有著豐富的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品具有低光靈敏度，出色的接近范圍性能，低功耗，易于使用的簡單輸出算法以及一系列其他功能，包括智能中斷，睡眠模式和飛行時間（ToF）信號處理。

可見，瑞薩電子在傳感器領(lǐng)域擁有廣泛布局，推出了豐富的產(chǎn)品系列。相較于行業(yè)對手或競品，瑞薩電子表示，我們的產(chǎn)品擁有很大的競爭優(yōu)勢，在收購 IDT 后，公司的傳感器領(lǐng)域技術(shù)及產(chǎn)品得到了很大的補充。以光數(shù)字傳感器來舉例，該產(chǎn)品可以通過禁用電容式觸摸按鈕來防止在手持顯示應用中意外激活按鍵，同時還具備低感光度，出色的接近范圍性能，低功耗以及易于使用的簡單輸出算法，這些技術(shù)與性能上的優(yōu)勢都使我們的產(chǎn)品成為市場上同類最佳的傳感器。

5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等新興趨勢下的創(chuàng)新和挑戰(zhàn)

然而，隨著 5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，傳感器市場將迎來較大的增長機遇。5G 時代，從某種程度上可定義為大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)時代，它將所有的機器設(shè)備連接在一起，例如控制器、傳感器、執(zhí)行器的聯(lián)網(wǎng)，然后，通過分析傳感器上傳的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能制造。傳感器作為核心技術(shù)之一，在 5G 技術(shù)的影響下，傳感器接收和發(fā)射數(shù)據(jù)的速度將進一步加快，以滿足對于低延時的需求。同時隨著技術(shù)的發(fā)展，傳感器的體積將會進一步縮小，以便集成于各種應用設(shè)備中。

AI、大數(shù)據(jù)、IoT、機器人與傳感器的結(jié)合是密不可分的，他們形成了一個完整的運行鏈條。在這個鏈條里，每一環(huán)都會對下一環(huán)產(chǎn)生影響，如此產(chǎn)生積極的循環(huán)。各種連接的設(shè)備里的傳感器會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，海量數(shù)據(jù)使得機器學習成為可能，機器學習的結(jié)果就是 AI，而 AI 又指導機器人去更精確地執(zhí)行任務，機器人的行動又會觸發(fā)傳感器。人工智能技術(shù)能夠?qū)鞲衅飨到y(tǒng)有所幫助，它們是：基于知識的系統(tǒng)、模糊邏輯、自動知識收集、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、基于案例推理和環(huán)境智能。這些技術(shù)在傳感器系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，不僅因為它們確實有效，還因為今天的計算機應用越來越普及。

對此，瑞薩電子最近推出了針對智能傳感器推出適用于工業(yè)自動化的 ASi-5 ASSP 芯片解決方案。這是業(yè)界首款符合 ASi-5 標準的芯片，具有出色性能，在工業(yè)環(huán)境下可連接多達 96 個設(shè)備，循環(huán)時間低至 1.27 ms。它最多可支持 200 m 的電纜，每個傳輸通道具有 16 個數(shù)據(jù)位。這款產(chǎn)品對于智能化傳感器在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應用起到了很好的推進作用。

同時，隨著智能化提升、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進程，傳感器作為數(shù)據(jù)采集的終端，不再只是“感知”，也逐漸開始“思考”。對于傳感器未來的創(chuàng)新方向，瑞薩電子表達了自己的想法。

隨著萬物互聯(lián)時代的到來，智能終端對傳感器的數(shù)量、質(zhì)量要求不斷升級，除了智能手機等消費類電子領(lǐng)域用的 MEMS 麥克風和 CMOS 圖像傳感器，越來越多的智能傳感器在 AR/VR、汽車、智能家居領(lǐng)域都將有非常好的發(fā)展前景。

智能傳感器的未來，很大程度在于運用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料，以實現(xiàn)微功耗、低成本、高可靠性等參數(shù)指標的提升、研發(fā)更高技術(shù)和創(chuàng)新類的智能傳感器產(chǎn)品，并綜合其他領(lǐng)域共同發(fā)展，相信其戰(zhàn)略高地位置很快會被凸顯突顯出來。在當前智能時代的推動下，智能傳感器的重要性更加凸顯，不僅在《中國制造 2025》、《德國 2020 高技術(shù)戰(zhàn)略》及歐盟、美國、韓國、新加坡等推進的智慧城市等戰(zhàn)略方面發(fā)揮著重要的支撐作用，而且也在物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實（VR）、機器人、智能家居、自動駕駛汽車等產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。高性能、高可靠性的多功能復雜自動、測控系統(tǒng)以及基于射頻識別技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)的興起與發(fā)展，愈發(fā)凸顯了具有感知、認知能力的智能傳感器的重要性及其大力、快速發(fā)展的迫切性。

智能傳感器的發(fā)展為傳統(tǒng)行業(yè)注入新鮮血液的同時也引領(lǐng)了傳感器產(chǎn)業(yè)的潮流。新一代智能傳感器將結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)不斷完善其功能，未來的傳感器將會向更加智能化、微型化、集成化與多樣化的方向發(fā)展。

如何降低傳感器安全風險？

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，5G 時代的到來，物聯(lián)網(wǎng)正在成為技術(shù)領(lǐng)域的風口浪尖，這種全新的互聯(lián)模式的確改變了我們的生活方式。但是，每一項快速發(fā)展技術(shù)的背后，都隱藏著許多風險與隱患，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)亦是如此。隨著近些年來物聯(lián)網(wǎng)安全攻擊事件日益增多，數(shù)據(jù)泄露問題層出不窮，物聯(lián)網(wǎng)安全性與隱私性問題逐漸被人所重視。

對此，瑞薩電子一直致力于在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提供更具安全性與隱私保護性的產(chǎn)品。日前，瑞薩電子推出了支持 Bluetooth? 5.0 的 32 位微控制器（MCU）RX23W。這款全新的微控制器產(chǎn)品基于瑞薩 RXv2 內(nèi)核，具備卓越的計算性能，能夠以最高 54 MHz 的時鐘頻率運行，非常適用于家用電器、醫(yī)療設(shè)備以及運動和健身設(shè)備等應用領(lǐng)域。

在連接性上，RX23W 支持高達 400 m 的遠距離通信、2 Mbps（兆位 / 秒）的數(shù)據(jù)吞吐量、藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)以及支持 Bluetooth? 5.0 Low Energy 的全部功能。在接收模式下，RX23W 在 3.0 mA 電流下達到了業(yè)內(nèi)最低的峰值功耗。在 125 Kbps 下，RX23W 的接收靈敏度為 -105 dBm。

此外，RX23W 還集成了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不可或缺的觸摸按鍵、USB、數(shù)據(jù)安全、CAN 等功能，同時，瑞薩的單芯片解決方案可以支持同時處理應用程序、通信和安全需求。通過這些功能支持，RX23W 可以在單個芯片上為物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備實現(xiàn)系統(tǒng)控制與藍牙無線功能。

在系統(tǒng)安全性上，RX23W 在其內(nèi)置硬件安全引擎中集成了瑞薩 Trusted Secure IP（TSIP）。與傳統(tǒng)的加密方式對比，TSIP 技術(shù)可以更有效地保護密鑰和加密單元，防止未經(jīng)授權(quán)地使用加密模塊、他人拷貝等，保證系統(tǒng)安全啟動 / 安全升級，實現(xiàn)加密通信。通過 TSIP 技術(shù)，RX23W 可以采用帶有硬件加速器的強大加密密鑰管理功能來安全啟動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，保護 IoT 設(shè)備免受安全威脅。同時在安全認證方面，這款產(chǎn)品還獲得了 Cryptographic Algorithm Validation Program（CVAP）認證。

另外值得一提的是，RX23W 通過將 TSIP、外圍設(shè)備和外部組件嵌入到一個芯片中，大大減少了電路板設(shè)計空間。RX23W 微控制器搭載了專用的藍牙高精度低速片上振蕩器，無需外部匹配電路和外部電容器，在減少面積的同時降低了 BOM 成本，大大節(jié)省了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的制造成本。

瑞薩電子如何布局中國市場？

據(jù)了解，目前全球傳感器市場主要由美國、日本、德國等國家公司主導。美國、日本、德國及中國合計占據(jù)全球傳感器市場份額超過 70%，其中中國占比約 10%。在該領(lǐng)域，中國市場相較于國外市場還存在一定差距，瑞薩電子針對中國市場如何布局？

瑞薩電子在中國市場上主要聚焦消費電子類、工業(yè)類、互聯(lián)類和汽車類等四大應用領(lǐng)域，擁有豐富的產(chǎn)品線。除此之外，瑞薩電子非?？春梦锫?lián)網(wǎng)的發(fā)展前景，未來將在這個領(lǐng)域重點發(fā)展。

瑞薩電子宣布自 2013 年起的一系列重組任務已完成。這其中包括削減工廠等一系列資本節(jié)約工作，并購 Intersil，以及內(nèi)部的一系列組織架構(gòu)變革。重組后的瑞薩電子重點關(guān)注三大領(lǐng)域：汽車電子解決方案、工業(yè)解決方案和通用解決方案。

其中瑞薩電子首次在公司內(nèi)部單獨設(shè)立了中國事業(yè)統(tǒng)括部，與其他新成立的汽車電子解決方案、產(chǎn)業(yè)解決方案和通用解決方案事業(yè)部并列。這充分表明了瑞薩電子扎根中國、進一步服務中國市場的決心和信心。

隨著智能汽車市場的火熱，R-Car 聯(lián)盟已成為瑞薩電子代表性的標志。和瑞薩電子 R-Car 聯(lián)盟推出時間差不多的面向工業(yè)市場的 R-IN 聯(lián)盟，在中國正在推進中。R-IN 開發(fā)平臺是瑞薩電子基于集成了 R-IN 引擎的多協(xié)議通信芯片，將高速、實時性能和低功耗以及支持多種工業(yè)以太網(wǎng)通信標準的接口結(jié)合在一起。R-IN 平臺還包括協(xié)議棧和評估套件。

除了針對智能化進行創(chuàng)新之外，瑞薩電子也有一系列針對眾多中國中小型客戶的支持工作。針對這類 OEM，分析他們的強項和需求，從而分門別類為他們提供更多支持和服務。瑞薩電子中國的支持團隊不僅來自本土，還可以調(diào)配全球的資源，服務于中國客戶。同時，瑞薩電子還會根據(jù)中國市場的發(fā)展來調(diào)整在中國的各個網(wǎng)點功能，以便整合資源，更好地適應中國市場。

傳感器領(lǐng)域的挑戰(zhàn)與規(guī)劃

此外，瑞薩電子還表達了在傳感器技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新過程中面對的挑戰(zhàn)，2019 年 8 月，瑞薩電子推出了具有板載 Wi－Fi、搭載環(huán)境、光強和慣性傳感器的瑞薩 RX65N 云套件，可支持 Amazon?FreeRTOS，并快速連接至 Amazon Web Services（AWS）。

該套件可幫助嵌入式設(shè)計人員輕松快速并安全地連接到 AWS。使用瑞薩的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）“e2 studio”，通過配置 Amazon FreeRTOS、所有必要的驅(qū)動程序以及網(wǎng)絡(luò)堆棧和組件庫，可以輕松創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)應用程序。

傳感器數(shù)據(jù)可視化一直已來成為困擾我們的難題，但此款套件利用瑞薩基于瀏覽器的軟件，用戶可以用一個智能設(shè)備云儀表盤將其傳感器數(shù)據(jù)可視化，從而監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)應用，包括聯(lián)網(wǎng)智能電表、樓宇、辦公室、工業(yè)自動化系統(tǒng)及家用電器等。

RX65N 云套件提供卓越的評估和原型設(shè)計環(huán)境，使嵌入式設(shè)計人員能夠為基于傳感器的終端設(shè)備創(chuàng)建安全的端到端物聯(lián)網(wǎng)（IoT）云解決方案。

與 2017 年推出的 RX65N Wi－Fi 云套件相比，此款增強型低成本套件包含經(jīng)驗證的 RX65N?MCU，輕松連接 AWS 的 Amazon FreeRTOS、以及其它硬件、軟件和便捷工具。用戶可使用該套件構(gòu)建原型，將硬件和示例軟件用作參考模塊，以加快其開發(fā)進度并提供更多附加價值。

瑞薩 32 位 RX65N MCU 提供 Dual Bank Flash，可通過網(wǎng)絡(luò)進行安全、輕松的程序更新，及進行遠程空中下載（OTA）固件更新?；?RX65N MCU 上集成的 Dual Bank Flash，以及 BGO（后臺操作）和 SWAP 功能，使系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制制造商更輕松且安全可靠地執(zhí)行現(xiàn)場固件更新。該系列 MCU 還集成了 Trusted Secure IP （TSIP）作為其內(nèi)置硬件安全引擎的一部分，TSIP 驅(qū)動程序使用強大的加密密鑰管理與硬件加速器 － AES、3DES、SHA、RSA 和 TRNG － 以及受保護的引導代碼閃存區(qū)域來安全地啟動客戶的 IoT 設(shè)備。

上述可見，經(jīng)過多年發(fā)展，瑞薩電子已經(jīng)打造了豐富的產(chǎn)品生產(chǎn)線。

瑞薩電子的 R-Car 等產(chǎn)品在汽車電子領(lǐng)域擁有著領(lǐng)先的技術(shù)工藝，依賴于這些先進的技術(shù)和產(chǎn)品，瑞薩電子的 MCU/SoC 在汽車動力總成、xEV、車身、底盤與安全、ADAS+信息娛樂&儀表方面等應用方面的市占率都高居全球首位。

在產(chǎn)業(yè) / 通用電子方面，瑞薩電子的 MCU/SoC/ASSP 也同樣表現(xiàn)突出，主要得益于他們在實時、節(jié)能突破與創(chuàng)新與差異化方面的投入。瑞薩電子通過提供嵌入式人工智能、超低功耗的工藝 SOTB（Silicon On Thin Buried Oxide，薄氧化埋層上覆硅）等有競爭力的產(chǎn)品和技術(shù)，力爭為客戶提供更加優(yōu)化的綜合解決方案。

在傳感器市場即將爆發(fā)之際，瑞薩電子將目光投向了下一個大市場——物聯(lián)網(wǎng)市場。根據(jù) Gartner 的分析，基于物聯(lián)網(wǎng)的半導體市場將在 2020 年擴張至 340 億美元規(guī)模;與此同時，物聯(lián)網(wǎng)電子解決方案上面的開支(參考現(xiàn)有市場)將轉(zhuǎn)化為 5720 億美元的機遇(剖除設(shè)備銷售)。

瑞薩電子的 MCU 生態(tài)系統(tǒng)也沒有放棄這次機遇，其專門針對智能物聯(lián)網(wǎng)應用推出了全新的 RA?（Renesas Advanced）MCU 產(chǎn)品家族，將卓越的性能、先進的安全性、可靠性、連接性、HMI 和靈活配置軟件包以及全面的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)完美融合，將幫助客戶加速物聯(lián)網(wǎng)應用的開發(fā)。采用瑞薩 RA?MCU 進行產(chǎn)品設(shè)計，工程師可以輕松開發(fā)用于工業(yè)自動化、樓宇自動化、計量、健康醫(yī)療與家電等應用的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）端點和邊緣設(shè)備。

在傳感器市場新的發(fā)展浪潮下，希望瑞薩電子能夠憑借自身技術(shù)實力和公司戰(zhàn)略把握機遇，在競爭中贏得市場，在變動中贏得未來。

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