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(chǎng)在不斷變化創(chuàng)新中呈現(xiàn)出了快速增長的趨勢(shì)。

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(dòng)，邀請(qǐng)行業(yè)公司圍繞傳感器領(lǐng)域的布局、趨勢(shì)、創(chuàng)新、挑戰(zhàn)、突圍等話題進(jìn)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(wù)涵蓋了包括工業(yè)、汽車、氣體、IoT、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等多個(gè)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(fèi)類應(yīng)用的電容 / 電阻傳感器信號(hào)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(hào)調(diào)節(jié)器、用于高速電機(jī)換向的位置傳感器產(chǎn)品；

氣體檢測(cè)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(duì) HVAC，數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器的風(fēng)速傳感器、BLE 5 傳感器標(biāo)簽帶有濕度 / 溫度和其他傳感器；
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光學(xué)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(yàn)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(yīng)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(yīng)用需求和預(yù)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(shí)間（ToF）信號(hào)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(duì)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(shì)，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(bǔ)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(yīng)用中意外激活按鍵，同時(shí)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(shì)都使我們的產(chǎn)品成為市場(chǎng)上同類最佳的傳感器。

5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等新興趨勢(shì)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(chǎng)將迎來較大的增長機(jī)遇。5G 時(shí)代，從某種程度上可定義為大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，它將所有的機(jī)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(shí)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(jìn)一步加快，以滿足對(duì)于低延時(shí)的需求。同時(shí)隨著技術(shù)的發(fā)展，傳感器的體積將會(huì)進(jìn)一步縮小，以便集成于各種應(yīng)用設(shè)備中。

AI、大數(shù)據(jù)、IoT、機(jī)器人與傳感器的結(jié)合是密不可分的，他們形成了一個(gè)完整的運(yùn)行鏈條。在這個(gè)鏈條里，每一環(huán)都會(huì)對(duì)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(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，海量數(shù)據(jù)使得機(jī)器學(xué)習(xí)成為可能，機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)果就是 AI，而 AI 又指導(dǎo)機(jī)器人去更精確地執(zhí)行任務(wù)，機(jī)器人的行動(dòng)又會(huì)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(shí)的系統(tǒng)、模糊邏輯、自動(dòng)知識(shí)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(yīng)用越來越廣泛，不僅因?yàn)樗鼈兇_實(shí)有效，還因?yàn)榻裉斓?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA/">計(jì)算機(jī)應(yīng)用越來越普及。

對(duì)此，瑞薩電子最近推出了針對(duì)智能傳感器推出適用于工業(yè)自動(dòng)化的 ASi-5 ASSP 芯片解決方案。這是業(yè)界首款符合 ASi-5 標(biāo)準(zhǔn)的芯片，具有出色性能，在工業(yè)環(huán)境下可連接多達(dá) 96 個(gè)設(shè)備，循環(huán)時(shí)間低至 1.27 ms。它最多可支持 200 m 的電纜，每個(gè)傳輸通道具有 16 個(gè)數(shù)據(jù)位。這款產(chǎn)品對(duì)于智能化傳感器在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用起到了很好的推進(jìn)作用。

同時(shí)，隨著智能化提升、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進(jìn)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(duì)于傳感器未來的創(chuàng)新方向，瑞薩電子表達(dá)了自己的想法。

隨著萬物互聯(lián)時(shí)代的到來，智能終端對(duì)傳感器的數(shù)量、質(zhì)量要求不斷升級(jí)，除了智能手機(jī)等消費(fèi)類電子領(lǐng)域用的 MEMS 麥克風(fēng)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(yùn)用新原理、新結(jié)構(gòu)、新材料，以實(shí)現(xiàn)微功耗、低成本、高可靠性等參數(shù)指標(biāo)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(huì)被凸顯突顯出來。在當(dāng)前智能時(shí)代的推動(dòng)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(jìn)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(shí)（VR）、機(jī)器人、智能家居、自動(dòng)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(fù)雜自動(dòng)、測(cè)控系統(tǒng)以及基于射頻識(shí)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(rèn)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(shí)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(huì)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(fēng)險(xiǎn)？

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，5G 時(shí)代的到來，物聯(lián)網(wǎng)正在成為技術(shù)領(lǐng)域的風(fēng)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(xiàng)快速發(fā)展技術(shù)的背后，都隱藏著許多風(fēng)險(xiǎn)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(duì)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(hù)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(jì)算性能，能夠以最高 54 MHz 的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，非常適用于家用電器、醫(yī)療設(shè)備以及運(yùn)動(dòng)和健身設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域。

在連接性上，RX23W 支持高達(dá) 400 m 的遠(yuǎn)距離通信、2 Mbps（兆位 / 秒）的數(shù)據(jù)吞吐量、藍(lán)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(dá)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(shí)，瑞薩的單芯片解決方案可以支持同時(shí)處理應(yīng)用程序、通信和安全需求。通過這些功能支持，RX23W 可以在單個(gè)芯片上為物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制與藍(lán)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(duì)比，TSIP 技術(shù)可以更有效地保護(hù)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(dòng) / 安全升級(jí)，實(shí)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(qiáng)大加密密鑰管理功能來安全啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，保護(hù) IoT 設(shè)備免受安全威脅。同時(shí)在安全認(rèn)證方面，這款產(chǎn)品還獲得了 Cryptographic Algorithm Validation Program（CVAP）認(rèn)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(gè)芯片中，大大減少了電路板設(shè)計(jì)空間。RX23W 微控制器搭載了專用的藍(lán)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(shí)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(chǎng)？

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

瑞薩電子在中國市場(chǎng)上主要聚焦消費(fèi)電子類、工業(yè)類、互聯(lián)類和汽車類等四大應(yīng)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(gè)領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展。

瑞薩電子宣布自 2013 年起的一系列重組任務(wù)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(diǎn)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(dú)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(jìn)一步服務(wù)中國市場(chǎng)的決心和信心。

隨著智能汽車市場(chǎng)的火熱，R-Car 聯(lián)盟已成為瑞薩電子代表性的標(biāo)志。和瑞薩電子 R-Car 聯(lián)盟推出時(shí)間差不多的面向工業(yè)市場(chǎng)的 R-IN 聯(lián)盟，在中國正在推進(jìn)中。R-IN 開發(fā)平臺(tái)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(shí)時(shí)性能和低功耗以及支持多種工業(yè)以太網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)的接口結(jié)合在一起。R-IN 平臺(tái)還包括協(xié)議棧和評(píng)估套件。

除了針對(duì)智能化進(jìn)行創(chuàng)新之外，瑞薩電子也有一系列針對(duì)眾多中國中小型客戶的支持工作。針對(duì)這類 OEM，分析他們的強(qiáng)項(xiàng)和需求，從而分門別類為他們提供更多支持和服務(wù)。瑞薩電子中國的支持團(tuán)隊(duì)不僅來自本土，還可以調(diào)配全球的資源，服務(wù)于中國客戶。同時(shí)，瑞薩電子還會(huì)根據(jù)中國市場(chǎng)的發(fā)展來調(diào)整在中國的各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)功能，以便整合資源，更好地適應(yīng)中國市場(chǎng)。

傳感器領(lǐng)域的挑戰(zhàn)與規(guī)劃

此外，瑞薩電子還表達(dá)了在傳感器技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新過程中面對(duì)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(qiáng)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(jì)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(dòng)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(yīng)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(gè)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(yīng)用，包括聯(lián)網(wǎng)智能電表、樓宇、辦公室、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)及家用電器等。

RX65N 云套件提供卓越的評(píng)估和原型設(shè)計(jì)環(huán)境，使嵌入式設(shè)計(jì)人員能夠?yàn)榛趥鞲衅鞯慕K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(qiáng)型低成本套件包含經(jīng)驗(yàn)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(jìn)度并提供更多附加價(jià)值。

瑞薩 32 位 RX65N MCU 提供 Dual Bank Flash，可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全、輕松的程序更新，及進(jìn)行遠(yuǎn)程空中下載（OTA）固件更新。基于 RX65N MCU 上集成的 Dual Bank Flash，以及 BGO（后臺(tái)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(chǎng)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(dòng)程序使用強(qiáng)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(hù)的引導(dǎo)代碼閃存區(qū)域來安全地啟動(dòng)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(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品，瑞薩電子的 MCU/SoC 在汽車動(dòng)力總成、xEV、車身、底盤與安全、ADAS+信息娛樂&儀表方面等應(yīng)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?cè)趯?shí)時(shí)、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(chǎng)即將爆發(fā)之際，瑞薩電子將目光投向了下一個(gè)大市場(chǎng)——物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。根據(jù) Gartner 的分析，基于物聯(lián)網(wǎng)的半導(dǎo)體市場(chǎng)將在 2020 年擴(kuò)張至 340 億美元規(guī)模;與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)電子解決方案上面的開支(參考現(xiàn)有市場(chǎng))將轉(zhuǎn)化為 5720 億美元的機(jī)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(jī)遇，其專門針對(duì)智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推出了全新的 RA?（Renesas Advanced）MCU 產(chǎn)品家族，將卓越的性能、先進(jìn)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(yīng)用的開發(fā)。采用瑞薩 RA?MCU 進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工程師可以輕松開發(fā)用于工業(yè)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、計(jì)量、健康醫(yī)療與家電等應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）端點(diǎn)和邊緣設(shè)備。

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

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