智能化MEMS传感器将成为边缘应用的标配

在过去的几十年中，传感器和AI的发展密不可分。传感器在AI的推动下，正经历着从单一硬件到集成更多算法和软件功能的转变，从而实现更智能、更丰富的应用场景。日前，在第11届EEVIA年度中国硬科技媒体论坛暨产业链研创趋势展望研讨会上，Bosch Sensortec GmbH高级现场应用工程师皇甫杰介绍了相关趋势，以及Bosch传感器产品的布局。

智能化趋势

在2000年初，传感器的主要作用是检测物理信号，将它们转换成电信号，然后提供给上层使用。这一阶段，传感器的结构相对简单，主要由单一的MEMS和模拟前端组成。它们通过模拟电路处理物理信号，然后将其转化为电信号输出。这种设计的主要优点是简单和高效，但功能相对单一。

然而，随着科技的不断进步，传感器也开始发生改变，更多的算法和软件功能被集成到其中，使得传感器越来越智能化，能够实现更多的功能。通过集成定制化的配置和算法，传感器不再仅仅是一个简单的信号转换器，而是一个能够处理更复杂任务的智能设备。一些高端传感器甚至集成了可编程处理器，这使得设计师可以在传感器内部运行AI算法，从而大大提高了其智能化程度。

如今，边缘AI算法已经被成功集成到传感器中。这要归功于处理器的功耗已经降低到足以在传感器中运行AI算法的程度。同时，处理能力的提升也使得AI算法能够在传感器上实现有效的运行。这一转变使得传感器从一个简单的硬件载体转变为能够处理复杂任务的智能工具。通过集成AI算法，传感器能够更好地理解和利用其收集到的数据，从而在更智能的应用场景中发挥作用。

发展轨迹

从1996年开始，Bosch就开始涉足MEMS传感器领域。当年他们推出了第一颗基于6英寸MEMS晶圆的传感器，应用于汽车，为其在MEMS传感器技术的发展奠定了基础。

2005年，Bosch成立了专门负责MEMS传感器技术的子公司——Bosch Sensortec，标志着Bosch开始从汽车领域进军到消费电子产品领域。

2007年，Bosch Sensortec在中国上海成立了亚太总部，同年，Bosch MEMS传感器的出货量达到了10亿颗。

2010年，Bosch进一步推出了8英寸MEMS晶圆。2018年，Bosch的MEMS传感器出货量突破了100亿颗。

2021年，Bosch在德累斯顿成立了一个新的晶圆制造厂，并推出了12英寸晶圆。同时，其MEMS传感器出货量突破150亿颗，这一数字的背后是Bosch在汽车、消费类产品以及物联网领域的广泛布局和渗透。其中，智能传感器正在成为新的增长动力。

协同边缘智能化

通过内置一颗超低功耗的处理器，集成AI算法的智能传感器即可为应用场景的智能化发挥重要作用，这也是Bosch Sensortec正在推动的产品。皇甫杰表示，将AI算法集成到传感器中，可以为应用带来四个优势：

一、可以在器件端实现定制化或个性化，使其识别精度适应到每一个独立的用户，以满足不同的需求；

二、传感器的数据不需要上传到云端，只是存在设备本身，甚至传感器内部。这样可以保证传感器数据以及用户数据的安全性；

三、可以实现实时响应。由于无需将数据上传云端，再反馈到设备端，因此没有中间的过程，直接在器件中做响应，因此提高了工作效率；

四、可以进一步减少设备的功耗，延长电池的使用寿命或日常使用时间。

图：智能传感器在边缘侧的协同应用

例如Bosch Sensortec推出的惯性传感器BHI380，其内部集成的超低功耗处理器在处理数据时功耗低于1mA。除了已经集成的AI算法，用户也可以进行自己的二次开发，具备很高的可扩展性。该器件为TWS的3D音效、动作识别和人机交互的快速响应、PDR（步行导航）的轨迹记录和室内路径规划，以及AI健身的动作追踪和运动监测提供了更好的体验和更低的功耗。

总结

回顾过去二十多年，Bosch的MEMS传感器已经从汽车领域拓展到了消费领域，再进一步渗透到了物联网领域。这种发展路径不仅反映了Bosch在MEMS传感器技术上的持续创新，也揭示了传感器在推动智能科技发展中的关键作用。

未来，随着物联网设备的进一步普及和智能化需求的不断提升，智能化的MEMS 传感器将成为边缘侧应用的标配，这一趋势将进一步改变传感器行业，并催生出更多具有创新性的产品和服务。