2013年11月16日,第十五届中国国际高新技术成果交易会在深圳召开。作为的电子元器件制造商,村田制作所携其首创的“主动智能生活”新概念重磅亮相本届高交会。
在11月16日上午的被动元件论坛上,村田MEMS传感器产品技术部经理方•杜鲁那拉做了名为“村田MEMS传感器在中国的展望”的主题演讲。演讲中指出,MEMS传感器多适用于汽车市场、工业及医疗等领域,必定会给日常生活带来积极的影响。
村田未来的发展将进一步扩大电子产品的可能性,从手机、电脑和AV设备、家电产品等主要领域到汽车、保健、环保、和能源等领域。不论村田的技术还是产品,从移动终端到汽车电子、从智能楼宇到尖端技术,村田都致力于用先进的电子技术创造智能生活,为更进一步改变人们的生活而努力着。
杜鲁那拉女士指出村田作为的电子元器件制造商之一,一直以创新为其准则。从村田成立到今天,在经历了多达六十余年的发展,不仅在以陶瓷为材料的被动元器件领域取得了卓越的成绩,如今村田所研发的以微机单晶硅为主要构成的MEMS传感器也被应用于汽车、工业、农业,医疗等各行各业中。同时,随着全球信息数据获取需求愈加旺盛,MEMS传感器本身应用的领域也变得几乎无所不在。
目前,村田的MEMS产品从设计、生产、封装、调试整个产线都在芬兰完成,800人团队归属村田后,分布于世界各地为各国客户提供技术支持。杜鲁那拉介绍说,目前村田的产品线分为三大版块:一是功能模块、无线通信和电源模块产品;二是通用类产品,如陶瓷电容、电阻、电感等被动元器件产品;三是特殊产品,MEMS就是其中一部分。
据悉,此次村田展台占地120平米,分为四大展区,分别为:移动终端、汽车电子、智能楼宇、智能医疗及尖端技术,共展出能够服务于未来智能生活不同领域的产品30项。
下面就从这五个展区分别看看其中非常有看点的几个方面:
移动终端
该区的主要亮点分别是表面贴装型超声波传感器以及可用于金属后盖壳的NFC解决方案。
表面贴装型超声波传感器
表面贴装型超声波传感器是村田与挪威Ellipticlabs公司合作开发的用于平板电脑或智能手机的3D手势识别技术。
对于手势识别与悬浮触控,大多数都不会很陌生。但是,当前所采用的技术主要是使用红外传感器来进行感应。其主要缺点就是感应距离短,当前能够见到的绝大多数产品,其使用距离都是在非常近的距离。可以说实用性都不是很大,更多只是吸引消费者的噱头而已。
而超声波感应则能够克服这些缺点。该技术的原理是,通过内置在移动终端上的超声波传感器向外发射出超声波,然后通过移动终端上内置的麦克接收反射回来的超声波,计算出操作者手的位置及动作,进而检测、辨识平行或垂直于移动终端的手势指令。
传统的红外传感器仅仅适用于屏幕上方的位置,感应范围和距离都非常小。超声波传感器则可以感应整个屏幕上方的空间,其单个传感器的感应范围大概为20-30cm,远远高于红外传感器。如果移动终端背面也内置了,基本上可以实现360度触控。
与其他产品相比、利用了超声波传感器的手机或者平板电脑更见长于3D动作的检测,不仅能辨识与面板平行的动作,更能检测到与面板垂直方向的动作,将为智能手机和平板电脑等设备带来更加不同的崭新操作体验。
简言之,超声波传感器的感应范围取决于移动终端上传感器的个数,屏幕越大的移动终端可以内置多个传感器,实现2-3m外的超远距离触控。而触控的范围则取决于移动终端上麦克的分布。
目前该传感器已经用于Ellipticlabs公司的Touchless Gesture Software技术中。相信我们不久就能见到采用该技术的产品问世。
可用于金属后盖壳的NFC
NFC,也称短距离无线通信技术。国内目前使用该技术的移动终端寥寥可数,5月份中国移动推出“乘公交刷手机”——“手机钱包”业务正是基于NFC推出的。不过一直都是不温不火。
一方面是由于适用区域较小,另一方面也是由于NFC技术限制——无法用于金属后盖壳的移动终端。
村田的NFC antenna则成功解决金属外壳磁场耦合难题,实现小型化同时能够应用于金属外壳。
该技术的原理主要是利用特殊的ZB结构增强导磁的效率,将原本会对NFC信号产生屏蔽作用的金属后壳作为booster,实现金属后壳的NFC功能。
这虽然很类似于之前的iphone将金属后壳当作天线的功能,但是iphone主要是用于手机信号,金属后壳作为天线会产生很多信号上的干扰。而NFC则是短距离通讯,属于手机上的附带功能,其使用频率要远低于手机信号,所以采用此种方式不会产生太大的问题。
目前该产品作为定制产品,可以根据客户的需求为其定制大小,尺寸和厚度。
汽车主动安全
作为MEMS传感器三大应用领域之一的汽车电子领域,村田此次主要强调了在汽车驾驶过程中对于事故的提前防范,也就是“主动安全”。相比传统汽车使用的“安全气囊”这种事故发生后的“被动安全”,村田的MEMS传感器可以做到防患于未然。
也就是说目前汽车上所采用的技术仅仅能够在事故发生之后降低损失,颇有一些马后炮的意味。但是村田为汽车提供的传感器则能够通过主动感知,检测到汽车当前的状况,从而能够在事故发生之前对汽车进行调整,以避免事故的发生。村田想通过这种主动的方式去感知环境,从而达到保护驾驶员生命安全的目的。
涉及汽车主动安全的产品有倾角传感器、加速度传感器、防止翻车的陀螺仪传感器,以及组合式陀螺仪传感器。
据了解,目前做汽车车身电子稳定系统(ESC)传感器这一块,的两家公司就是村田和博世,而村田占据了大部分中高端汽车市场。
ESC在汽车急转弯时可控制车轮,防止翻车问题,目前欧美国家已经强制性推行,预计到2015年,欧、美、日、韩、澳所有车都会安装车身稳定系统,不过目前中国还没有强制性推行。
不过无论从以后的发展趋势,还是从消费者的购买意愿来说,采用主动安全技术的汽车,在以后都会有相当大的市场。
智能城市
物联网一直是近比较热的一个话题,而且现在一方面越来越多厂商都开始推出基于物联网的产品,一方面也在不断扩大物联网的应用范围。从智能家居,智能电网,智能楼宇,智能医疗,工业,智能城市等等方面,可以说现在物联网的发展十分迅速。
村田目前也在物联网方面进行了很大投入,以图为客户提供一整套的物联网解决方案。
在智能家居方面村田已经有基于ZigBee geteway网关的智能控制与功耗管理系统、为多种设备无线化提供支持的嵌入式Wi-Fi模块和家用电器MCU的智能控制与功耗管理系统、智能LED解决方案等。
在智能农业方面已经可以使用各类传感器对农业大棚进行自动控制,能自动控制温湿度、明暗度、气体浓度、供水系统等。在智能医疗方面已经有丰富的生命体征传感器产品,包括心跳、血压、体重、体温等等。
村田从物联网的接收端到连接装置,从传感器到网络连接,为客户提供了一整套的解决方案。
村田在物联网,智能生活方面的表现,也可以从今年展会上“机器人顽童”身上体现。与以往展示单个技术的展台不同。今年,村田将整个“机器人顽童”都搬到了展会现场,并为“顽童”搭建了一个智能小屋,将村田的多种技术(传感器技术,通讯技术,能源技术,电路元件)整合到其中,展示了村田是如何推动智能化生活的发展的。
智能医疗
适用于心脏检测器的MEMS加速度传感器与无线通信结合的模块
可以说,村田MEMS传感器涉及了我们生活的方方面面。在智能医疗领域,村田坚实的MEMS设计和制造技术,使得其产品在可靠性、质量、功耗方面都表现出色,这使村田在内置式医疗领域占有一定的优势。
与汽车主动安全类似,在医疗电子领域,村田也有“主动安全检测的主张”。突发性疾病,如心脏病,往往给治疗带来了被动性,即使是在病房里,从病情发生到处理,这之间的滞后性也可能随时为生命安全直接造成威胁。因此,在临床上,我们更需要提前对各种突发性的疾病进行早起预防。
例如间接接触的BCG心脏冲击扫描:村田适用于心脏检测器的MEMS加速度传感器与无线通信结合的模块,可通过感知人体的心跳引起的机械振动为医生快速精确地提供患者的心率,每博输出量,呼吸率,心率变异性等指标。这针对心脏瓣膜病,冠心病等的早期检测,能提供重要的参考数据。同时支持无线通信,为智能医疗提供了种种可能。
再比如高风险的植入式心脏起搏器的应用,通过村田独有的3D传感器技术,实现了对于患者人体运动状态的检测并动态调整搏动输出量。换言之,传统的心脏起搏器,通过每分钟固定输出一个搏动量来支持心脏病患者的心脏搏动需求。但通过村田的MEMS加速度传感器,可以感知患者的不同运动状态诸如奔跑,上下楼梯,睡眠,下蹲等,进而根据这些运动状态所需要的心脏搏动能力,动态调整每分钟的输出量。
此外,村田还有能够在手术以及治疗过程中更灵活方便地调节角度变化以及捕捉动态影像的倾角传感器,以及用于眼压监测、脑压监测等领域的元器件。
在尖端技术区,展示的有世界小的元器件:继去年的世界小尺寸贴片电容之后,同样仅有0.25×0.125mm大小的电感器以及铁氧体磁珠也亮相展台。该尺寸的元件较现有小的尺寸再减小75%的体积,在小型便携设备发展浪潮中,尤其是可穿戴智能设备中,村田的技术必定会有很大的发展。
除此之外,村田还展示了负离子发生器臭氧发生器模块、光接口等众多产品,可以说此次村田的展台不仅仅为我们展示了其先进的技术,也将我们带进了未来“智能生活”的愿景之中。