原标题:赵晓光专访矽睿科技CEO孙臻:传感器是未来世界的核心赵晓光专访矽睿科技CEO孙臻:传感器是未来世界的核心科技圈系列访谈由天风证券副总裁、研究所所长赵晓光主导,通过每周1-3场的访谈揭秘“全球前沿科技技术”,寻找“中国优秀科技公司”,帮助投资者跟踪科技趋势,挖掘未来的科技龙头。本系列访谈财联社、《科创板日报》已获得授权传播,如需转载,请联系微信:huaiy306013751。本期访谈嘉宾:矽睿科技CEO孙臻
曾任上海先进半导体制造有限公司COO,董事嘉宾观点:1、未来5—10年,会对中国经济和GDP产生最大影响的一个市场就是物联网。2、物联网市场将产生大量的定制需求,这将使传感器有更多的价值体现。3、传感器的性能涉及两个方面,第一是单个传感器的精确度,第二是能否做到多种数据的融合,通过多种数据能够算出一些东西来,产生新的性能,新的数据。4、传感器公司的竞争核心还是产品技术本身。5、在下一代传感器方面,我个人认为有几个关键的方向:第一,就是组合传感器的形式。第二,它需要有一定的性能,同时有较低的功耗,当然尺寸跟成本都还是有一定要求。第三,封装技术将不同功能的器件封装在一起。6、关于中国半导体的发展,如何把我们的优势,与各个地方、各个环节发展的优势结合在一起,走出一条我们自己中国半导体发展之路,我认为这才是比较关键。在这个过程当中重要的一点,不能自我封闭、关门发展。|关于需求:未来5—10年,会对中国经济和GDP产生最大影响的一个市场就是物联网。赵晓光:我们知道未来整个科技行业最大的主题是5G,5G是整个通信的基础设施,在5G之后主要是三个问题,第一个是如何输入数据,第二是如何处理数据,第三,如何输出转化数据。在输入数据中,最核心的是物联网,而物联网中最重中之重是传感器。所以整个传感器行业未来空间是比较大的。我们先请孙总介绍一下传感器,第一,市场需求、需求的空间;第二,介绍一下技术路线;第三,介绍一下目前的竞争格局。孙臻:公司从2012年9月开始,矽睿科技算是一个硬科技的公司。如果看看运动传感器,我刚才讲的IMU(加速度计和陀螺),在消费类市场全世界只有三家公司大量供货,一个是博世,一个是意法半导体,还有一个是Inven
Sense,2017年给TDK收购的那一家。通过这些你可以知道传感器进入门槛是非常之高的。赵晓光:运动传感器市场有多大,在消费类市场的技术进步空间在哪些方面?孙臻:我从另外一个角度看,未来5—10年,会对中国经济和GDP产生最大影响的一个市场就是物联网。物联网里面主要分三块,第一是数据采集,第二是算法,例如我们讲人工智能(AI)或者边缘计算(Edge
Computing)等等的都是提高算力。第三是通讯,那就是5G。数据的采集主要靠传感器,它是把物理世界的信号转化成数字世界信号的主要转换器。传感器类别非常广、非常多,从传统的气压、CIS图像、麦克风到运动传感器,而我们主要专注在运动传感器上面。运动传感器历史较久,最早是从军工像火箭这些开始。德国二战时候,V2导弹火箭最早开始用加速度陀螺做成一个惯导系统,随之以后在所有的运动器械里面如汽车、机器人、工业物联网里面的一些设备,全部使用运动传感器来感知它的行动。过去这些传感器往往用的是非半导体方法做,特点是精度很高,但是体积很大,功耗也很高,成本当然也很高。从2000年开始用MEMS办法来做运动传感器,MEMS就叫Micro-Electro
Mechanical
Systems,基本上是微型的电子机械系统,机械系统的结构原理跟原来用的一些大型非半导体做法是一样的,它是个机械的装置,加速度计是感知物体平行运动,上下前后左右,陀螺是测量物体的转动,加了电以后陀螺高速稳定转动,通过物体的角度变化就可以算出角度变化。用了MEMS以后,结合了半导体的制造能力,整个运动传感器有了非常快速的发展。它的核心特点就是它可以做到体积很小、功耗也很低,成本也会非常低,所以在消费类市场上得到长足的应用。赵晓光:在智能手机之后,我们分析师特别看好智能手表明年的发展,孙总怎么看?孙臻:智能传感器之后,可穿戴毫无疑问是个很大的爆发性市场。因为智能手机是从电话开始的这样一个基本通信功能基础上叠加了很多智能的功能,但是可穿戴是完全不一样的角度,它是以人本来的需求开始的,更加切合人对电子产品使用的方便性的需求,以及比如现在可穿戴里面很多对人的身体、运动状况的检测、包括体征的检测,所以更加是以人为本的产品。可穿戴产品实际上起来了很长时间了,7-8年前美国一些公司像Fitbit很早开始做,但是没有起来很快,我相信有几个很大的原因。第一,当时的硬件技术也不够好。第二,是通讯技术没有很好的发展起来,现在5G平台上面可穿戴的传感器技术包括我们的运动传感器,功耗下降非常多,包括像MCU
base、蓝牙等等的,这个我想跟七、八年前的差异及进步都非常大。现在可穿戴不是单单的可穿戴,实际跟手机已经构成了非常紧密的关系,很大的计算量可以用手机完成,但是一些非常个性化的跟人有关的计算就在可穿戴完成。包括你的手表,手表又结合了TWS耳机,这样构成一个闭环,对人体征的检测,包括一些简单的通讯都能够很好的完成了。|
关于消费类应用:位置物理空间信息至关重要,运动传感器实际上是最重要的基础。赵晓光:除了智能手表,其他消费级的应用有哪些?孙臻:除了我们讲的手表、耳机等等,还有很多消费类应用。我们定义为是类工业产品,像扫地机器人,还有如pos机等,现在pos机上面安装了越来越多安装运动传感器来做它的跟踪。我相信这样的概念会很快大规模的应用到高价值的物流上面去。同时现在的所有的智慧家居有关的应用,包括甚至智慧门锁等,同样越来越多的安装了以运动传感器为基础的一些定位的传感器系统。赵晓光:消费应用方面,过去竞争激烈、价格下降较快,孙总怎么看未来价格趋势,矽睿如何应对?孙臻:价格竞争在消费市场当然是永恒的主题,但我个人感觉,因为传感器它提供了两个概念,一个是功能,还有一个性能。越来越多的应用跟性能有关,性能好需要有更加高精度的传感器,或者下面的ASIC处理会更加复杂。过去手机应用没有对传感器要求主要在功能层面,没有高性能的要求,可能大家就会单纯的追求低价,但随着对性能的要求起来以后,未来传感器的趋势会在性能和价格当中找到一个合适的平衡。赵晓光:孙总说的性能,主要是指精准化还是其他?孙臻:传感器的性能涉及两个方面,第一是单个传感器的精确度,第二是能否做到多种数据的结合,通过多种数据能够算出一些东西来,产生新的性能,新的数据。赵晓光:刚才孙总提到耳机,耳机会不会也会成为智能化产品,可以检测运动睡眠?孙臻:耳机肯定会是一个很大的智能化产品市场,因为根本上来讲,你可以看到包括手机、手表、耳机是完全跟人的眼睛、耳朵还有感触相连接的,耳朵是很主要的一块,在这个里面检测运动睡眠这些需求,对传感器技术来讲,都已经不是个问题。目前的TWS耳机当然主要还是专注在它的耳机本身的功能,就像手机最开始一样,大家专注在手机跟通讯的基本功能上面。但是这个耳机上会逐步集成更多的传感器,包括有光传感器在里面,加速度传感器,或者现在变成加速度+陀螺都在里面,通过一些算法将包括心率检测等的功能结合在一起,完全可以达到刚才讲的运动、睡眠等体征信息采集。赵晓光:运动传感器未来会不会和其他传感器整合,模组化方向发展?孙臻:我们相信模组化的传感器毫无疑问是个方向,随着物联网起来,在每一个单元上面它的基本配置是需要有通讯的配置,需要算法的配置,这个配置是个基础,在这个上面如果有更多传感器模组在里面,就可以接受到更多不同的信号,当然产生的数据量和价值就更多。矽睿科技跟相当多的传感器公司的差异在于,别的公司往往做一款传感器,我们做组合传感器。组合传感器的一个方向是有几种不同传感器,另外一种方向我们在传感器上还结合了ARM
Base的MCU,包括还有蓝牙,构成这样一个产生数据、计算数据、传输数据的模组。模组化另外一个角度来讲,也就是把你传感器的一个触角又更加延展出去。举个例子,如市内导航,除了运动传感+陀螺以外,还需要磁传感器放在一起做融合算法,能够有更好的定位。|
关于手机端趋势:将加入各种新的传感器应用赵晓光:孙总觉得手机上除了目前的传感器,未来什么类型传感器会最有可能加入到手机中?孙臻:我想新的传感器加到手机里面,第一可能要充分用到手机这样一个大的计算能力的平台;第二,依托手机这样比较大的设备承载新的一个feature。比如讲在视觉方面,可能我们会把所谓的非智能红外传感器放在上面,你就会产生一些新的感受,如在很暗的地方照样可以看到图像。另外,现在有一些新的传感器功能如手持式的超声,是不是会在这个上面加上去,在以手机为硬件基础,真正达到家用的效果。还有包括我们现在很多的运动,一般到健身房让教练教你,但是回来以后很多动作自己做,也不知道到底准确不准确。如果说把一些传感器贴在身体上,由手机提供计算,模拟动作,矫正动作,可能会是个很大的应用。赵晓光:孙总讲的这一点非常好,实际上就是数据的输入和应用更深度的结合。比如说手表测试我们的心跳和心电图,但是这些数据代表什么,需要进一步数据分析和处理。下一个问题,如何看医疗相关传感器在消费级的应用?孙臻:刚才我讲了比如手持式的超声,这就是我们定义的消费类的医疗应用,我前面也定义了一个叫类工业应用,类工业是什么?这个产品对传感器性能要求跟工业差不多,但是它不需要像工业产品要求提供10年、20年、30年的可靠性,它是消费类的工业产品,成本也不可能容忍像工业产品这么高,所以是介于工业跟消费类之中,我们定义叫类工业。您刚才讲的医疗,消费类的医疗也就是类似这样的概念。包括刚才讲的手持式做B超的,从根本上来说就是一个用MEMS技术结合压电材料做的探头,它有一个数据线跟手机联在一起,手机提供了强大的计算能力,使得B超功能在以传感器为中心的手持式器件上完成。赵晓光:手持式超声主要用于什么?孙臻:如同血压计进入家庭一样,手持式的超声进入家庭也会是一个重大的突破,简单讲你可以检测很多原来一定要去医院才能检测的项目。另外现在在研发的家庭测血糖的设备,也是手持式的,传统血糖测量是要刺出血来才测量,但是现在用传感器像胶布一样贴在人的皮肤上,通过测量表皮10个微米左右的体液分布,就能够了解血糖的情况。医疗当中的应用,比较困难的的是算法,因为人的身体是一个系统,我们无论用哪一种单个传感器测只是测出一部分的一个生命体征,单靠这样的测量信息不容易准确反映身体的变化,如果有不同的传感器,测量不同的数据,通过算法融合,就有机会产生一个比较准确的对身体状况的描述。前段时间大家在讲的中医脉诊仪,实际上是个很好的例子。中医通过诊脉,结合不同流派的脉象理论,来了解人的身体状态,我们也去研究过这样一个传感器系统,用压力传感器的矩阵在手上寸/关/尺三个部位上测微弱的血流的流体动力学的特征,再结合运动传感器,把物理现象变成了一组数据,但是这个数据到底反映了人的什么样的身体变化,我们并不知道。我们需要把这个数据再复原到原来的物理现状,跟中医一起结合脉象理论,把人的生命体征反映出来,这个过程就是算法的过程。赵晓光:在AR、VR上的应用怎么看?孙臻:AR、VR是概念相对比较早提出的产品,已经有好多年了,为什么没有起来?很重要的两个原因,一个是没有5G,所以大量数据没有办法传输,当然这些数据无法变成很大的价值。第二,人使用不舒服。因为AR、VR产品主要关联人的眼睛和运动平衡系统,人对这类的精度变化非常敏感,非常容易有不适的反应,如头昏等。运动传感器在这类应用上有很大的作用,尤其是IMU,我们有一款IMU曾经就用在谷歌的DaydreamVR中。赵晓光:我们认为苹果手表未来采用血糖检测,孙总怎么看?血糖检测什么原理?孙臻:血糖检测实际上有很多不同的办法来测,传统测量一般需要采血。可穿戴产品如手表一般是通过光学的办法,测血液里一些元素的光谱变化,来实现血糖的检测。但是表征血糖的光谱信号是较弱的,使用什么波长的光,怎么能够做得很有效,是一个蛮大的机理研究。一个设备,无论是手表为基础,或者手环为基础,或者单个测血糖的产品,如果能够实现不采血,我认为都是非常好的产品。赵晓光:刚才讲的中医是很好的案例,我们看好电视社交化后远程医疗的应用。孙臻:电视社交化后远程医疗这样的一个方案对中医的普及会起到积极推进的作用。实际上中医跟西医最大差别是西医可以量化,大家拿一张X光的照片或者是心电图照片,在各个地方都能看、都能判断。中医比较难,因为它和人有很大相关性。同样的脉象,不同中医的诠释可能是不一样的,同一个人,同样一个中医,早上搭的中午搭的晚上搭的脉象也会不一样,如何建立一个数据的量化体系是最关键的,这个里面传感器肯定是会起一个非常非常重要的作用,只有传感器出来数据以后,才会有量化的基础。由于人体是一个复杂的系统,我相信这个传感器肯定是组合传感器,并不是一类传感器,一类传感器只能截取它相关的数据,很难反映周边环境变化,人的体征变化,对它截取的数据产生影响,所以需要组合传感器综合来判断。赵晓光:前面讨论了医疗传感器,其实医疗数据也需要和运动位置数据紧密结合才有意义?孙臻:很简单的一个例子,测心率,人坐在那里,稍微走动和剧烈走动,测出的结果完全会不一样,如果只是靠一个心率器,没有办法判断你的状态,只能测到这个运动状态的变化,结合心率和运动两类数据,对身体整个的情况就有一个比较系统的了解。赵晓光:非常有道理。如果组合,是运动整合生物还是生物整合运动传感器?孙臻:至于运动整合生物还是生物整合运动,我认为要看测什么东西了,一般来讲生物数据应该是比较直接的截取,但是它通过运动知道这个生物处于什么样状况,可以对得到的截取的数据进行一些修正。赵晓光:基本上消费端的话,我觉得孙总讲得非常清楚,我们可以看到,第一,就是整个运动也就是位置物理空间信息是很重要的,因为在互联网现在看到最重要的就是位置信息,运动传感器实际上是最重要的基础,它未来是跟其他各种传感器更好的结合整合,产生更精确的数据,与各种应用结合。第二,可以看到在手机端的趋势是各种新的传感器应用。同时刚才讲到耳机的智能化、手表、AR、VR这些应用都会起来。|
关于物联网:“大量的定制需求将使传感器有更多的价值体现。”赵晓光:第二部分,我们详细讨论物联网,to
b部分。从上游传感器角度,孙总认为哪些领域的物联网会先起来?孙臻:物联网这个市场非常有意思,一方面到今天为止我没有看到我们以传统消费电子产品眼光来看的所谓的Killer
Product,杀手级产品。另一方面物联网的确是完全遍布在我们周围,是一个非常广的市场。我个人认为我们很难在物联网上看到一个像手机这样所谓的杀手级产品,但是物联网有很多应用已经是悄然的在起来。举个很简单的例子,马路上摄像头,不是一个传统的消费类产品,但你如果去看这个产业在过去5—8年的发展,它实际上已经拉动了好几个公司变成很大的公司了,包括硬件公司、算法公司,你如果去看人工智能的几个独角兽公司,它基本上都和这个市场的发展紧密相关。所以我认为我们看物联网市场肯定要撇开我们过去看消费类市场这个观念再看这个事情。第一,物联网市场范围很广,可能会需要很多的定制,而不仅仅是通用产品。大量的定制需求,这将使传感器有更多的价值体现。第二,物联网市场我感觉就是像互联网+的概念落地。物联网分两类,一个工业物联网,一个消费类,我们过去讲的比较多的是工业物联网的,实际上在中国消费物联网会有更加快速的发展。赵晓光:我认为物联网发展的重要前提是5G基础。孙臻:当然毫无疑问5G是个很大的基础,因为物联网的根本就是数据。您看我们讲的整个社会的发展,从煤开始到石油到电力,最后到数据,数据流动的平台就是5G,如果没有5G数据流不通。如果没有畅通的流动数据,物联网的价值就大打折扣了,我想这是一个根本的、基础性的东西。赵晓光:其实应急产业、能源物联网都是未来典型的大市场。孙总,消费物联网指的是智能家居?家庭物联网?孙臻:消费类物联网可能不单单指智能家居,例如我刚才讲的快递小哥、pos机也是属于消费物联网的概念,还有我们讲有一些农业的领域,做食品可追溯等,也是消费物联网的概念。它还是蛮广的,哪怕你今天讲的扫地机器人,我们现在只是看到机器人走来走去,它产生这么多数据最后会不会产生它的价值呢?它的价值在哪里可以体现?如果能体现又是物联网一个点。我们刚才讲的农业物联网,那些动物、牲畜、牛,猪、鸡怎么管理,这是一个角度。另外一个角度是要到我们每个人的食品链上去的,在这个当中怎么能够溯源或者保证食品的状况,猪的生长周期、生活状况有没有生病,平时运动情况,如果有一个动物可穿戴设备,同样提供很多的数据反映这些食品的状况,不单单是安全,也包括这些食品是不是更加健康。而这些数据一旦进入以区块链为基础的这样一个物联网,当然我们就可以从这些数据当中截取出很多的不同信息了。回到讲工业物联网,欧美日的工业物联网可能讲垂直体系,我们讲的工业物联网更加侧重水平体系,不同的设备之间互相怎么样互联,数据的传输等等,我想这是两个不同的维度在描述。赵晓光:除了运动、医疗,其他方面传感器孙总最看好什么?怎么看光学传感器?孙总刚才有提到区块链为主的平台,我也认为区块链未来是行业深度信息化很重要的部分。孙臻:光学传感器我认为过去由于技术的限制,实际上发展比较慢的,做的公司也不多。但随着消费类电子产品的爆发,对这类传感器的拉动非常大,奥地利半导体微电子AMS是很好的例子,它从一个过去纯粹半导体代工企业转型做光学传感器的IDM公司,从15年、10年前一两亿美金销售额,到现在差不多十几亿美金了。最近又收购了欧司朗,非常凶猛的发展。拉动它的主要应用就是手机上面的光学传感器,包括现在的面部识别等。结合人工智能,面部识别的应用又会有长足的发展,远远超过消费类市场。面部识别的一个特征,就像指纹识别一样,还是近距离的。不同的光学传感器可以覆盖中距离,和远距离,如汽车领域上面激光雷达等等,本质上都是光学测距的不同应用。赵晓光:如何看待全球MEMS龙头都是以IDM模式运营,MEMS代工企业成长机会在哪里?孙臻:
坦率讲MEMS公司是不是IDM,这是个伪命题,看整个半导体发展阶段,一开始大家都是IDM,为什么会发展成Foundry?实际上很简单,因为工厂的投资太大了,这个投入不但是硬件投入,还包括研发投入,这个投入之大,单靠这一个公司产品的量和产值不足以分摊,所以有产生了Foundry这个商业形式,Foundry只负责制造的产能投入跟制造产能技术的研发,就像今天台积电,台积电现在占整个Foundry市场60%,差不多已经做到400多亿美金的销售额。很好的一个例子就是AMD。AMD曾经也是IDM,它跟英特尔在CPU上竞争几十年,一直也不是太好。7-8年前它把Fab卖掉了,(这些工厂也就是了今天的Global
foundries的前身),AMD变成设计公司,它现在绑在台积电上面,台积电5纳米的生产使得它的CPU一下子有很快的提升,现在某些领域的程度已经跟英特尔可以分庭抗争,原来是不可想象的。MEMS企业也一样,你如果看全球的前30家基本上都是IDM,都是从系统公司演变出来,大都从系统应用向上发展,原因很简单,因为过去没有Foundry帮你来生产MEMS产品,只能自己做一个小厂,自己研发自己生产,随着量起来以后,超过了自己工厂的产能,也可能会找代工。当然它这个还是有些差异,因为性能跟制造技术非常紧密相关,自己工厂可能还在相当长一段时间还是会保留。目前最成功一个设计公司就是美国的InvenSense,3、4年前被TDK收购了,它就是非常典型的Fabless设计公司,第一代的苹果手机的转屏功能就是它的传感器实现的,就用台积电做Foundry。所以我不认为能够很笼统的讲IDM、Fabless哪个模式更加有利于传感器公司的发展,都有非常成功的企业。如果针对不同传感器的产品,不同传感器产品所需要的技术,去分析它的制造对这个产品的性能上的贡献度,再来回来看针对这个产品和这个技术,IDM或者Fabless设计公司哪种模式更好会比较合适,或许这样更加合理一点。我们经常会有个观念,希望所有资源都拥有,当然就不求人。但资源拥有是有代价的,不是免费的午餐,拥有一个Fab的代价不只是有钱把厂造起来,买来硬件设备就好了,实际上造好厂房,买来设备,并不能变成生产力,还需要很多技术投入,这就是为什么台积电今天能做到全球60%的市场份额,在12纳米以下全球主要晶圆生产都是台积电,持续的技术研发投入,有竞争力的生产运营,这些都是一般设计公司无法具备的。这也是现在国内对半导体工厂建设的一个较大的认识误区。赵晓光:代工企业格局情况如何?孙臻:我刚才讲的MEMS前面几个公司,如博世,ST等,他们很多都自己生产。主要代工有几家如台积电,还有像瑞典的
Silex,加拿大的Dalsa公司等,还有索尼,索尼做IDM,也做代工。赵晓光:请孙总介绍下公司情况,公司核心竞争力,如何在外资的突围中崛起?孙臻:
我个人认为传感器公司的竞争核心还是产品技术本身,因为传感器就是类似模拟器件,模拟器件跟数字器件的差别很大,数字器件往往是看芯片的规模。而传感器像模拟器件一样,它的核心是性能,往往是性能提高10%,售价有可能提高10%—20%的。而性能的提升,核心还是在产品设计和生产工艺的研发。第一,我们希望我们的研发能够使整个产品的技术做到全球的1.5流,用2-3年做到全球一流,对一个初创公司可能不是一个非常现实的目标,因为我们前面的一流的公司都已经做了10年、20年甚至更长时间。在过去10年、20年的产品研发投入迭代远远超过我们现在的投入。对我们来说一个可能的机会是后发优势,因为过去很多研发的试错都已经看到过了,不需要重蹈覆辙。但为什么我们目标不是二流,很简单,越来越多的传感器应用,尤其是物联网有关的传感器应用,二流产品的性能/可靠性是达不到的。第二,现在来讲,我相信传感器的下一个主要窗口就是物联网。在物联网应用中,中国毫无疑问在全球是拥有应用场景最多的地方。物联网需要很多的定制,本地化的服务,本地化的方案,甚至器件的设计定制,都变得非常关键。我们相信作为一个本土企业,在跟外资企业的竞争当中,针对本土化的服务、产品的定制会有更多优势。赵晓光:孙总讲的本地化服务,非常认同,芯片未来和应用结合越来越深度,本地化非常重要,这是我们的优势。中国传感器设计和制造企业的发展还是很重要,未来这么重中之重的环节,如果我们受制于人,肯定未来发展是危险的。孙臻:半导体这个产业是非常全球化的,我们先从几个例子可以看到,像日韩前段时间的摩擦,最后以半导体产业作为胜负手,日本的半导体化学品供应商,很小的几个化学品停供,就造成了巨大的半导体企业三星和海力士生产不顺!这些公司实际上体量不大,都不在我们一般关注的半导体公司中,但是实际上却起了千钧一发的作用。大家都知道ASML是在荷兰的,过去做光刻机的公司有好几家,美国也有,日本也有,包括尼康、佳能,竞争到最后在最高端的光刻机现在基本上是ASML独领天下。那它是在荷兰的一个公司,在欧洲。另外比如我们讲制造的能力,现在全球最大制造能力的产能都在台湾,台积电占了Foundry全球60%的量,在最领先制程,12纳米,7纳米甚至5纳米基本都是只有它能够大量生产。所以这是一个非常全球化的、分工协作的产业。不受制于人不代表我们自我封闭、关门发展,可能更重要的是如何把我们国家的半导体产业,跟全球其他地区的半导体更加紧密的合作在一起,变成缺一不可的一环。赵晓光:孙总可以再介绍下公司的团队、客户、产能情况。孙臻:矽睿科技是个完全技术导向的公司,所以公司团队来自五湖四海,我们有国内的、有海归,也在美国有研发中心,在欧洲有合作伙伴,我们在台湾也有研发中心,非常的国际化。我们的市场从消费类到工业,到汽车电子市场都有一定的发展。我们运动传感器或者磁传感器等在消费类如手机可穿戴都有相当量的出货,很多的主要国内电机厂商都是我们工业磁传感器的用户。汽车传感器里面主要包括ABS,节气门开关的传感器,进入了奇瑞、长城等这样的客户。我们主要是采用了设计公司的模式,在汽车电子方面我们有自己模块生产的能力。赵晓光:国内除了我们,还有哪些传感器做的比较好的?孙臻:我们整个国内传感器在全球的排位里面跟其他半导体公司的产品相比,排位是比较落后的。今天去看全球前30家传感器公司,中国只有2家,而这二家也不是完全传统的做传感器芯片的公司,它更多是在传感器的封装和应用,国内传感器过去来主要是从军工研究所开始比较多,产品主要针对军工或者部分工业,现在有些也逐步走向无人驾驶,但基本上还是处于一个多品种、量小、高单价的市场。虽然近几年,我们国内传感器公司在一些消费类市场有了长足的发展,但我个人感觉我们的路还蛮长的。赵晓光:耐威科技怎么看?竞争力如何?孙臻:耐威科技它是从导航系统开始的公司,产品过去主要是应用在军工领域。2015年上市以后,收购了Silex,进入了MEMS产业有关的业务。瑞典Silex是全球前三的MEMS代工企业,我们的IMU主要就是在Silex生产。Silex是个来是一个非常典型的北欧传统MEMS的制造公司,2016年前,Silex发展并不是很快,有很大部分收入来自于和客户一起研发的收入,当时整个生产的产能也不大。如果您到瑞典厂看一下,它那个厂不是很大,它的主要竞争力是它的技术能力,MEMS传感器要做很多不同的结构,做不同的结构就需要很多的模块、芯片、工艺技术、工艺模块的能力,他们这方面是比较强的。实际上很多的传感器公司都从北欧出来,在芬兰、挪威、瑞典、瑞士都有这些传感器公司。新的中国的投资者进去后,对整个公司的发展战略做了一些改变,使得他们从比较完全的研发导向逐步走向市场导向,走向一个代工厂的模式。在过去这两三年,正好整个传感器市场的量也在起来,所以他们就有一个蛮好的发展。耐威科技也规划了在亦庄建这样一个MEMS厂,现在已经把厂房建好了,对瑞典那边来讲,产能不足的问题可能也有了解决的方案。瑞典那边扩产成本/生产成本都是蛮高的,目前中国半导体产业热,特别是地方政府对造厂都非常支持,所以这实际上是一个对它发展的很大契机,特别是在解决产能的上面提供了一个很好的解决方案。赵晓光:请孙总谈下安森美这样的巨头公司。孙臻:安森美实际上传统是做分立器件功率芯片的公司,在全球功率芯片排名第二位,收购了仙童以后,仅次于英飞凌。功率芯片目前在汽车电子市场有很大的布局,随着电动车的崛起,这是个很大的市场。在功率芯片的汽车电子市场,安森美已经占了一个非常好的位置。有关汽车电子传感器的布局,安森美主要通过并购来实现。像CIS这些,安森美收购了Aptina,在此基础上,他又收购了其他有关的公司。这个领域的竞争主要是需要提供整套解决方案,就像组合传感器一样,从根本上来说需要提供整套方案把所有不同的数据整合,这也是安森美的一个策略。国内的公司受到规模、研发能力、市场品牌等限制,基本上只能做单个的。但是欧美大的公司,都是采用另外的策略,就是向客户提供一整套的方案。|
关于技术路线:“大量的定制需求将使传感器有更多的价值体现。”赵晓光:传感器技术路线怎么看?孙臻:讲传感器技术路线实际上就是很宽泛的问题,不太像我们半导体讲的摩尔定律,传感器的技术是非摩尔定律上面的,我们叫超越摩尔定律上面。实际上传感器有很多不同的办法实现,比如我们讲的陀螺,有人用的是光纤陀螺,也有用石英的,用半导体方法做我们叫MEMS。所以我想对传感器来讲每个产品它有自己的发展路线,我个人感觉在不同应用领域有不同的发展路线。我们如果是以物联网作为主要的方向来讲,在下一代传感器方面,我个人认为有几个关键的方向:第一,就是组合传感器的的形式。第二,它需要有一定的性能,同时有较低的功耗,当然尺寸跟成本都还是有一定要求。第三,封装技术将不同功能的器件封装在一起。传感器只是挖掘了一个数据出来,如果能够在端口就有很快的处理及传输,例如边缘计算,例如我们的惯导传感器里面就放入了ARM来做一个本地化的计算,另外,为达到物联网的应用需求,传感器封装的技术会从只是传统的把传感器封装出来发展到更加侧重把不同功能的器件封装在一起。如同我们现在尝试的把传感器、MCU,、memory、蓝牙等通讯的芯片封装在一起。当然规模再大以后,不同大的芯片通过封装组合在一起,那也是个更远的业态。赵晓光:是不是各大传感器设计公司,路线差不多?衡量传感器性能的主要考量因素是什么?孙臻:各大传感器设计公司路线差异会蛮大的,比如麦克风产品国内做的比较多,有的是朝一个低成本的方向走,还有的朝高性能的方向走,我相信它是完全不一样的产品路线。有的是组合不同应用放在一起,比如京东方,它希望以屏为端口,切入到像物联网的市场。它这个屏的载体就不只是屏了,它里面要放很多别的器件才能变成真正的载体,应用到物联网。赵晓光:谈下5G对传感器技术和产业带来的变化。孙臻:实际上5G对传感器技术和产业非常重要,为什么这样说?我们都在讲物联网是传感器的一个非常大的风口,物联网这个概念特别在我国提出也蛮长时间了,我记得08、09年就开始提了,当时国家在无锡成立的传感器中心,所以我们至少提到十年了,在当中也做了很多的应用,做了很多的场景。但是都不是很成功,也没有很多的量,那么5G起来以后就完全改变了。传感器表面上看是不同的场景,但应用发展的核心就是大数据。端口的话在云上的。如果没有5G这样的通讯,它的数据颗粒度以及多种数据的价值就很难体现出来。如果物联网这个市场没有像现在这样起来,那对传感器来讲,它的风口的到来就受很大的限制。|
数据是根本,传感器是大数据“挖掘机”赵晓光:看孙总还有哪些要补充?孙臻:总结来说,传感器是大数据“挖掘机”。说到物联网,很多人想到的是5G,而不是传感器,但其实传感器很重要。这么说的原因是,在工业4.0,数据是根本。而传感器是大数据“挖掘机”,是其中非常主要的器件。物联网市场应用新趋势方面,物联网具有碎片化,多样化,跨领域,跨平台,时效性的特点。而现在物联网应用的“碎片化”特征趋弱,出现一些市场需求量超过每年数千万套的单一应用产品,例如:智能音箱、防丢器、行车记录仪等等,使得定义专用芯片实现更好的集成度及性价比成为必要及可能。同时在过去一段时期,常见的应用于工业、农业的设备及系统中的传感器模块增加了互联互通性,使之成为物联网中的一类终端节点。5G标准对物联网/车联网应用的支持,克服了蓝牙BLE,Zigbee,LoRa/Sigfox等无线互联标准的局限性,为物联网终端的普及提供了平台化的基础。在传感器产品的演进趋势方面,第一阶段主要在工业领域,市场用量少,单价高,良率低,以追求性能为主。第二阶段主要在消费类,市场用量剧增,MEMS传感器进入大规模产业化阶段,价格显著下滑,以满足基本功能为主。第三阶段主要在类工业,对产品的功能及性能提出更多要求,产品线有了更多基于性能升级的更新换代产品。第四阶段集中于物联网市场,物联网应用市场的快速增长使得传感器的功能和用途,以数据的采集和有效使用作为考量点,传感器节点具备连接性功能也越来越普遍。|
“中国半导体发展的关键,在于不能自我封闭、关门发展。”赵晓光:孙总也是半导体行业资深人士,对中国半导体产业发展有什么观点和建议?孙臻:对中国半导体发展,特别是在现在这样大的环境下,我个人感觉我们要坚持一个想法,那就是不要自我封闭,不要关着门发展,这个行业是个非常国际化的产业,而且产业链非常长。从刚才讲的原材料开始,如很多化学品,一直到终端市场,这个链非常长。材料方面,日本、欧洲这些地方可能发展比较早;设备方面欧洲、美国、日本、韩国比较领先;制造方面,现在台湾整个芯片制造跟封装的能力,产能跟技术是最好的;应用市场方面,毫无疑问中国处于非常好的位置。如何把我们的优势,与各个地方、各个环节发展的优势结合在一起,走出一条我们自己中国半导体发展之路,我认为这才是比较关键。在这个过程中重要的一点,不能自我封闭、关门发展。赵晓光:今天和孙总的交流非常充分,让我们对传感器行业有了很深入的了解。一方面从需求看,在手机端和其他的消费电子端,传感器会整合到一起为用户提供更好的数据的传感和应用的服务。另一方面在to
b端,我们也可以看到物联网非常重要的一环就是传感器,而传感器中非常重要的就是运动和位置信息,这是未来我们整个中国物联网和整个行业发展很重要的一步。从技术路线上、从整个产业发展上,中国的企业和中国在物联网上从设计到制造还是有很大发展的空间,矽睿在这方面也是国内领先企业之一,希望矽睿在未来整个传感器领域大有作为。孙臻:非常感谢赵总的时间,也让我有不同的角度来看我们所处的产业。下期预告:科技圈之阿泰因:机器人,以人为本!彭倍:阿泰因首席科学家,美国西北大学博士,电子科技大学机械与电气工程学院副院长,中组部首批“万人计划”,四川省“千人计划”。主要研究方向为微纳机电系统、传感器、机器人技术、智能制造装备技术。阿泰因:四川阿泰因机器人智能装备有限公司是以专业服务型机器人为核心,集研发、生产、销售以及提供智能系统解决方案为一体的国家高新技术科技企业。公司由首批国家“万人计划”入选者彭倍教授带领其团队创办,挂牌“四川省(发改委)安全生产智能服务机器人工程实验室”,现有一支80余人的研发和工程队伍,其中博士15人,研究生20余人,核心团队入选四川省“千人计划”顶尖创新创业团队和成都市“人才计划”顶尖团队。现拥有机器人团体标准1项,地方标准6项,获得授权专利41项。软著证书26个,四川省名牌产品1项,成都市名优产品12项。

MEMS传感器种类繁多,主要的MEMS传感器包括运动传感器、压力、麦克风、环境、光传感器等。其中运动传感器可分为陀螺仪、加速度计、磁力计。

TOP2为加拿大的Teledyne DALSA,前身为DALSA
Corporation,是一家加拿大公司,专门设计和制造专业电子成像组件,以及专业半导体制造。Teledyne
DALSA是Teledyne
Imaging集团的一部分,Teledyne成像集团是Teledyne旗下的成像公司。目前,Teledyne
DALSA是全球最大的纯MEMS代工厂。

IMU市场风云变幻,企业整合不断发生
惯性传感器是MEMS市场重要的产品类型,主要包括加速度计、陀螺仪和磁力计,应用领域涵盖消费电子、汽车电子、工业控制、航空航天等。目前,分立的惯性传感器,尤其是消费类3轴加速度计和3轴磁力计,市场趋于饱和、价格不断侵蚀,而以IMU为主的组合传感器市场发展迅速。
InvenSense、博世和意法半导体是全球领先的三大IMU供应商,一直在竞争激烈的消费类市场中拼搏厮杀。不过,随着2017年第四季度苹果最新产品的发布,博世已经成为消费类IMU领域无可争议的领导厂商。这是因为:博世取代了InvenSense,成为苹果新手机iPhone
8和iPhone X的供应商;同时博世也取代了意法半导体,成为Apple Watch Series
3的供应商。苹果iPhone X中的博世6轴IMU
当然,风云变幻的市场少不了资本层面的角逐。据麦姆斯咨询报道,2016年12月,日本电子零件制造商TDK同意斥资13.3亿美元收购InvenSense。此次收购交易将使TDK和InvenSense在产品开发和销售渠道方面产生协同效应和规模效应,提升其传感器技术能力、扩展产品组合。TDK近两年在MEMS传感器领域频频出手,收购Tronics、Micronas、ICsense、Chirp
Microsystems等一系列厂商。
另外,中国厂商也在竞逐IMU领域。深迪半导体作为中国首家且目前唯一批量生产消费类6轴IMU厂商,主推两款型号产品:SH200Q和SH200L,打破了国外垄断局面,通过与MEMS、ASIC晶圆制造及封测厂紧密合作,完成了一系列的性能、良率优化提升及可靠性测试工作,已于2017年成功批量导入市场,如四悬翼飞机、游戏手柄、空鼠等。2016年10月,罕王微电子在“传感器与MEMS技术产业化国际研讨会暨科研成果产品展”上发布了收购美信公司旗下MEMS传感器业务部门的消息。该部门由美信原有传感器开发团队结合美信之前收购的SensorDynamics公司组成,主要产品为陀螺仪及IMU。深迪半导体消费类6轴IMU产品:SH200Q和SH200L
消费类IMU性能提升,新兴应用层出不穷
对于MEMS厂商来说,消费类市场极具挑战性。虽然出货量仍然在增长,但是该市场的竞争越来越残酷。所以,领先的MEMS厂商为了获得更多的市场份额和产品利润,着手提升消费类IMU产品的性能。性能提升的同时,新兴的应用也接踵而至,如增强现实、虚拟现实、混合现实、无人机和室内导航等。
在2018年慕尼黑上海电子展上,全球排名第一的MEMS厂商博世推出了一款高性能6轴IMU:BMI085。BMI085在一个紧凑型封装中集成了一个3轴16位MEMS加速度计和一个3轴16位MEMS陀螺仪。这款强大的IMU非常适合要求苛刻的VR/AR应用以及其它应用。BMI085结合了极低漂移陀螺仪和低噪声加速度计,可显著减少令人不适的晕动病效应。其对头部运动的超精确瞬时检测将时间延迟缩短至几乎不可察觉的最小值。因此,电子设备制造商能够创造出更加真实和身临其境的VR/AR体验。

1、可穿戴设备应用

市场研究和战略咨询公司Yole预计,去库存将在2019年初逐渐结束,随后MEMS将在今年剩余时间内出现温和的增长。

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2、MEMS麦克风厂商

2018年MEMS厂家的销售额排名TOP30

在完成对Sensirion压力传感器部门收购之后,TDK于2017年推出全球首款高性能7轴MEMS运动组合传感器:ICM-20789,将领先的6轴IMU和高精度电容式气压传感器集成在一起,可以适应无人机不同飞行阶段所面对的各种严苛环境,满足用户对跟踪视频拍摄的需求。

5、自动驾驶应用

MEMS厂商盈利困难:传感器技术的研究需要比较长时间的投入,一款传感器的研发,要6-8年才能成熟,一般中国企业都承受不了这么长的周期。再加上产品的价格并不与产品的重要性或者开发难度成正比,中国MEMS企业无法在价格战中获利。

而在今年,TDK再创消费级6轴IMU新高度,推出新款CORONA系列高级运动传感器,具有全球首创的3接口6轴IMU,可同时支持两个OIS摄像头模组。同时,CORONA系列IMU降低的传感器噪声指数和改善的温度稳定性,以及独有的同步运动采样性能,也大幅提高了成像质量。除了图像稳定应用,CORONA系列IMU的另一个重要应用,是支持快速兴起的智能手机室内导航以及各种物联网设备的自主运行。
深迪半导体也将推出高性能消费类IMU,可用于无人机、AR/VR设备以及光学图像防抖应用,与国际IMU大厂展开竞争,逐步提升中国自主传感器的市场份额。
IMU助力光学图像防抖
应用于光学图像稳定的IMU是高端智能手机厂商常采用的一项新技术。其原理为:在手机拍照过程中,如果按下电子快门时,手不经意发生抖动,则IMU能够感知到微小的抖动行为,并及时反馈给微处理器以计算出需要补偿的位移量,再通过光学补偿方式来解决抖动所造成的图像模糊问题,从而提升手机的拍照性能。尤其是在光源不足的条件下拍照,IMU可以让手机获得更加清晰明亮的照片。除了智能手机,无人机、运动相机、智能眼镜等产品也需要IMU的助力,以捕捉精彩的瞬间,实现完美的拍摄。
以前,传统光学图像稳定的主要方法是将2轴陀螺仪集成于摄像头模组,此外手机主板上还需集成6轴IMU。但现在有了新的解决方案,只需要在主板上集成具有光学图像稳定的IMU即可,进而节省了一颗2轴陀螺仪。因此,TDK和意法半导体等厂商都发布了IMU新品,并对尺寸和工艺进行了优化,以迎接这一新变局!
另外值得一提的是,一家专注于移动设备应用的MEMS创新企业MEMSDrive开发了一款MEMS光学图像防抖芯片,以取代目前主流的音圈马达技术。未来,MEMSDrive还可以将惯性传感器与光学图像防抖芯片集成,实现智能防抖传感器。MEMSDrive已经与中国手机制造商OPPO展开合作,OPPO利用MEMSDrive的技术,曾在2016全球移动大会上发布了一款具有图像稳定功能的拍照手机。
高端类IMU市场进入新一轮的繁荣周期
国防和商用航空航天市场一直是高端类IMU市场的支柱,今天依然如此。传统市场在经历了2010年至2015年的低迷之后,近两年已经恢复了增长,这主要受益于地缘政治风险的增加和商用航空航天业务的复苏。同时,2015年石油危机结束,加上东方地区,尤其是中国购买力的不断增加,高端类IMU市场必然受惠。
从长远来看,高端类IMU及系统市场可能会进入新一轮的繁荣周期,其主要受到两大趋势推动:其主要受到两大趋势推动:机器人时代来临;工业应用增长。此外,高端类IMU市场迎来许多新机遇,包括自动/无人驾驶汽车、船舶、无人机、结构监测、可重复使用航天运载器和微型卫星等。
高端类IMU及系统市场的垂直化仍在继续,它是获得竞争优势的关键因素。因为垂直整合可以优化产品和降低成本。不过这需要厂商掌握惯性传感器的研发和制造,包括加速度计、陀螺仪、专用集成电路和软件。
面对高端类IMU市场,中国MEMS厂商通过“储备”核心加速度计和陀螺仪技术,进而分享“一杯羹”。例如,基于市场导向深迪也将推出全自主研发的高端IMU方案应用于汽车惯性导航、机器人、工业机械、农业机械、航空和航海等领域。美泰科技利用IDM模式的优势,也研发出了高端类加速度计和陀螺仪,并可提供IMU和航姿参考系统等,主要面向航空、航天、汽车、高铁等应用。

无人机飞行姿态控制技术上,MEMS传感器又有了施展的空间。结合加速度计和陀螺仪,可以算出角度变化,并确定位置和飞行姿态。MEMS传感器能在各种恶劣条件正常工作,同时获得高精度的输出。MEMS加速度计和陀螺仪在无人机上的应用可谓是大放异彩。

据前瞻产业研究院表示,从MEMS产业的设计、制造和封装三个环节来看,国内缺乏对MEMS相关关键技术的自主研发和产业化能力。我国尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性也远不如国外同类产品。MEMS制造能力也更为薄弱,国内具备一定规模的设计企业基本选择国外代工厂,而多数小型设计企业选择与科研院所的中试线绑定,这就导致产业化进程相对缓慢。

4、车联网应用

2018年的MEMS Foundry销售额排行榜。一般情况下,MEMS
Foundry也兼具半导体Foundry的功能,此处仅仅是MEMS Foundry的销售额统计。

目前具备MEMS封装测试能力的国际厂商主要有日月光、安靠、矽品、力成科技等,国内有华天科技、长电科技、晶方科技等厂商。尽管国内的MEMS前端制造还落后于国际大厂,由于国内的封装技术起步较早,国内MEMS产业链后端封装较为完善。

不得不说,中国正在慢慢掌握MEMS技术!就拿这次上榜的耐威科技控股的Silex来说,据英国《金融时报》报道,2015年7月,北京集成电路基金新设立的瑞通芯源半导体科技公司通过子公司运通电子收购了Silex。2015年年底,耐威科技完成了对运通电子的收购,间接控股了Silex。北京集成电路基金随后向耐威科技制造MEMS的新厂投资6亿元人民币从而获得了后者所掌握的制造加速度计、陀螺仪和其他微型传感器的技术。但此事在当时并未被大肆报道。

MEMS
的全称是微型电子机械系统,利用传统的半导体工艺和材料,集微传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。具有小体积、低成本、集成化等特点。

关于排名TOP2的Bosch,据Yole的技术、市场分析师Dimitrios
Damianos透露说,几乎所有的新车都要搭载Bosch的5个MEMS,全球约50%的智能手机都要至少搭载Bosch的1个MEMS。据预测,今后Bosch与Broadcom的“斗争”将会愈演愈烈。

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另外,TOP5为位居半导体Foundry首席的TSMC,相比2017年落后一名,台积电于2011年推出了全球首款传感器SoC工艺技术。该技术通过整合台积电的CMOS和晶圆堆叠技术,制造单片MEMS。TSMC传感器SoC技术的范围从0.5μm到0.11μm,支持G-Sensors,陀螺仪,MEMS麦克风,压力表,微流体和生物基因芯片等应用。

大部分 MEMS行业的主要厂商是以 Fabless为主,例如楼氏、
HP、佳能等。同时,平行的也有 IDM厂商垂直参与到整条产业链的各个环节,比如
Bosch、 ST等都建有自己的晶元代工生产线。

法国市场调查公司Yole
Développement于6月10日公布了2018年MEMS全球市场趋势及MEMS元件厂商的TOP30企业排行榜。据预测,2018年MEMS企业TOP30的总销售额比2017年增加了5%,增至103亿美元,如果把全球MEMS市场规模看做是106亿美元的话,TOP30企业的总销售额占据了约90%的份额。

3、无人机应用

中国上榜的企业有TOP11的歌尔股份,TOP23的瑞声科技AAC,两家企业跟17年的排名没有变化。但Goertek的表现走弱,全球手机销售疲软可能是原因所在。AAC呈增长之势。

3、MEMS压力传感器厂商

TOP6的惠普过去几年在消费打印机市场的表现一直走下坡路,但随着喷墨头品牌的收入实现增长,如今开始恢复元气。

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