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卡尔传感器技术关于传感器的未来——预测之,创造之

——访飞思卡尔副总裁兼微控制器解决方案事业部,传感器和制动器解决方案部总经理 Demetre E. Kondylis

“ 专业面要深,知识面要广 ” ,相对于个人成长至关重要的一条准则来说,企业也是如此。成功的大企业包含一个金字塔:塔在别人眼中,业务有深有广,深层渗透垂直行业使企业攀上塔尖,核心竞争力不可复制。而覆盖广博的产业,如同地基一般,稳稳擎起企业的规模和整体实力。之于飞思卡尔,汽车电子无疑是塔尖上闪闪发光的一颗明珠,而传感器、 MCU 等半导体技术,则正处于塔的底部,夯实了基业。塔在飞思卡尔心中,基部是优秀的团队、良好的企业文化,核心是技术创新、市场领先。

鲜少有哪个产业能像传感器这样,润物细无声般深入一切行业,军事、航空、环境、医疗、工业、消费 …… 毫不夸张地说,从茫茫宇宙到粒子世界,从行星运转到瞬时反应,它将我们有限的感官放大再放大,帮助我们认识、感知世界。

对于飞思卡尔来说, 2009 年是值得记忆的一年。经历了一系列的变革之后,如果说这一年是他们业务的分水岭,那么,传感器领域的佳绩,可以说是一个里程碑。今年 6 月,飞思卡尔传感器装运量宣布突破 10 亿只。如果你现在登录飞思卡尔的网站,会发现传感器页面上赫然显示着 “1 billion” 的字样,它像是一个烙印,记录着这段辉煌的历史;又像是一个勋章,激励着为此奋斗的飞思卡尔人。

时逢年末,飞思卡尔副总裁兼微控制器解决方案事业部、传感器和制动器解决方案部总经理 Demetre E. Kondylis 先生与本刊的对话,也因此而显得更为厚重。传感器正改变着我们与周围世界的交互方式。关于传感器,有多少种需求,就有多少种设想。有多少种设想,就有多少种可能。

MEMS 技术 —— 用更小的传感器,带来更大的改变

飞思卡尔的传感器市场涵盖工业、汽车安全、医疗和新兴消费电子应用等方面,产品主要包括基于 MEMS (微机电系统)的加速度与压力传感器,以及基于 CMOS 的触摸传感器。

飞思卡尔的 MEMS 传感器应用相当广泛,适用于检测倾斜、运动、定位、振动和撞击力下产生的变化,或者可用于测量压力、高度、重量和水位等。核心技术包括: ASIC 与变频器设计、封装、软件、仿真和测试等方面。

在汽车领域,车身许多部位都要应用飞思卡尔的 MEMS 传感器,在加强汽车安全的应用中, MEMS 加速度传感器提供碰撞检测功能并对前 / 侧气囊及其他汽车安全设备进行有效部署;在医疗领域和特殊的保健监控应用中,使用 MEMS 传感器可使用户拥有更准确的血压监控设备、功能更强的呼吸器;在手持设备中, MEMS 产品能使自然的手部运动(而不是通过按键)激活各种功能,或是使游戏设备反应更快、功能更强,另外它能够在设备跌落时检测加速度或减速度,从而防止手持设备受损,或是将数据损失的风险降至最低;此外,它还可用于更精确的气象站测量等应用。

除了上述领域,飞思卡尔 MEMS 传感器在工业应用中也面临着崭新的机遇。而通过各种无线集成的传感器应用,市场还将持续扩张。

飞思卡尔将非常小的电子和机械组件包含在一个封装中做成了 MEMS 传感器。对于那些需要以小型封装结构来满足快速响应、高灵敏度、低电流消耗、低电压操作和待机模式的用户来说,飞思卡尔 MEMS 传感器是非常理想的选择。

但是, Kondylis 先生也清醒地认识到了机遇与挑战并存的现状,他说 MEMS 传感器面临着多方面的设计挑战,如改进灵敏度、温度偏移系数( TCO )、功耗、介质强健性和兼容性以及器件可靠性等,另外,市场也将继续要求经济高效的解决方案。今后,飞思卡尔将继续分析各种可用的技术,以期将它们用于 MEMS 传感器中,满足市场不断变化的需求。飞思卡尔希望能够利用自己的嵌入式系统、控制技术,来打造用于传感器组件中更智能的系统,这一系统将包括更多的传感器节点和更多的逻辑、存储器、连接性,以及在传感器方面实现自主感应节点的软件。

为 “ 传感器融合 ” 新时代创造新价值


飞思卡尔在传感器、 ZigBee 技术、微控制器、微处理器、数字信号处理器和模拟 IC 等领域拥有广泛的 IP 技术,它们可被添加到产品中,创建具有广泛功能及更为智能的传感器产品。

以飞思卡尔全集成的胎压监控系统( TPMS )的系统级封装为例,它包括 4 个晶片,由压力传感器、加速计元素、一个 8 位 MCU 和 RF 发射器构成。 Kondylis 先生指出,也正是这个系统级封装,开创了一个 “ 传感器融合 ” 的新时代,而这将成为未来市场的趋势。

飞思卡尔一直在强化旗下现有的组合技术。新的应用不断涌现,这要求他们不断检测传感器的使用案例,以便构建适当的软件算法,实现软、硬件平台的优势并存。

飞思卡尔在提供智能软件方面的能力已经得到了证实,这种软件能够隐藏系统的复杂性。例如,一个智能传感节点就可解决响应时间、数据拥塞和处理负载等问题。而所谓智能传感节点,正是将一个或多个传感器、调理、模数转换以及超低功耗的 32 位 MCU 封装在一起的集簇,它们与存储器在同一封装中。

除了这样的系统级封装之外,在融合的新时代,强大的技术支撑也使更多的新应用显得创意无穷。除了目前几大主要的传感器产品系列之外,飞思卡尔还通过角速度传感器以及使用专门的 77GHz 硅锗双极 CMOS (SiGe BiCMOS) 技术,开发了面向汽车主动安全市场的 SiGe 集成雷达芯片。角速度传感器技术被集成到一个低重力和角速度的传感器平台中,以嵌入式控制器和存储器实现校准固件的部署; SiGe 则能够以 77GHz 的频率提供更高功率的更高电压,与此同时,它还实现了发射器上的低噪音。 BiCMOS SiGe 技术的一大优势在于它支持高水平的集成度。除了汽车电子之外,消费产品系列也在利用角速率技术,以实现更低的成本和更高的性能目标。

品牌定位与 “ 绿色 ” 主题相一致

在全球的科技发展进程中, “ 绿色 ” 无疑是一个重要的课题。在低功耗和能源节约的市场需求方面,飞思卡尔打出了与 “ 绿色 ” 主题相一致的品牌定位。为了强调高性能、高能效的半导体技术,他们推出了能效解决方案( Energy-Efficient Solutions ) —— 精选有效实施节能的产品和技术。

随着智能电网的发展和扩张,要求包括防篡改保护等安全措施的智能计量应用将会涌现出来。飞思卡尔的加速计非常适合检测振动和方向的改变,从而提供保护。绿色电器倡导使用更少的能源和水,而压力传感器可提供直接的水位测量依据,从而确保节约用水以及为水加热所需的能源。此外,由于很多应用是电池供电的,为了降低充电频率而延长电池寿命,能源节约就成了一个关键因素 …… 我们深切地感受到,绿色环保不仅仅是潮流,更是兑现人类社会可持续发展的长期承诺。

对于飞思卡尔来说, “ 绿色 ” 不仅仅是品牌营销策略,也实实在在遍布于他们包含传感器在内的许多产品定义中。他们将继续关注经济高效的、灵活的以及能够让产品最快上市的技术,并使它们与绿色环保的大趋势相契合。凭借这些贯穿产品开发过程的理念,飞思卡尔坚信他们将牢牢抓住新机遇。

生于斯,长于斯

许多成功的职业经理人的履历,可能都透露着这样的讯息:他们投身于某家公司,从此缔结下不解之缘。他们往往从最基本的工作做起,他们技术过硬,业务熟稔,对公司的文化与特点了然于心。他们可以是率领全军的元帅,也可以是埋头苦干的能工巧匠。这样的经理人,在实现自我价值增值的过程中,也为企业带来了不可估量的财富。

显然, Kondylis 先生就是这样的人。

Kondylis 先生于 1984 年加入飞思卡尔的前身 —— 摩托罗拉半导体部,曾担任程序工程师、程序工程经理、器件工程经理、业务运营经理、业务总监。飞思卡尔成立后,他就任模拟和混合信号产品部总经理, 2006 年,出任传感器和制动器解决方案部总经理。在他的领导下,该部门成为 MEMS 和固态传感器件的领先供应商,而据 iSuppli 今年四月的研究显示,飞思卡尔是全球汽车电子 MEMS 传感器领域的头号独立供应商。

谈及这些荣誉, Kondylis 先生不无自豪,但他同时也诚恳地表示,传感器只是飞思卡尔众多产品线的代表之一,它们是建立在过去的技术体系之上的。他认为成绩首先归功于一个卓越的员工团队,这些员工使飞思卡尔始终与最新的技术齐头并进,尤其是在将技术集成到新产品的创新方面。其次,也得益于飞思卡尔与客户良好的合作关系,这可帮助他们确定最具吸引力的新产品方向。

Kondylis 先生秉承一套创新的管理策略,他称之为 “ 混合开发模式 ” 。采用这种模式,飞思卡尔与外部研发企业和内部伙伴共同合作,将最适用的新技术和 IP 带入到飞思卡尔新的产品开发系列中。

这种不拘一格的工作模式,或许与 Kondylis 先生多年来的职业经历密不可分。他生于摩托罗拉,长于摩托罗拉和飞思卡尔。二十五年来,摩托罗拉与飞思卡尔已经在他身上打下了深刻的印记,这不光是时间上的,也是思想上的。 Kondylis 先生感慨地说: “ 摩托罗拉是技术创新企业和领先企业,而飞思卡尔是市场领先企业和以市场为核心的企业。这两种不同的文化在市场竞争中都发挥了作用,同时也反映了这些年来我们市场环境的变化。 ”

在这两种文化的交织中,一些老牌的产品线得以继续发展壮大,传感器就是其中之一。而即便我们穷尽所有猜想去判断它的发展方向,传感器的未来仍以多种姿态我们跳到面前。它是灵活的、善感的、多变的 …… 置身产业之外的人,可能寻遍所有蛛丝马迹妄图得到一点启示,而对于产业之中的人来说,他们正孜孜不倦地从点滴做起,创造未来,改变世界。飞思卡尔希望传感器应用更智能、成本效益更好,以便将更多的传感器应用到嵌入式系统中,这 —— 是他们矢志不渝的努力方向。



图 1 飞思卡尔传感器装运量突破 10 亿只,取得重要里程碑



图 2 飞思卡尔半导体不断扩展其广泛的触摸传感解决方案系列,新增了 MPR121 超低功率电容传感器



图 3 飞思卡尔传感器工具箱是传感器应用所需统一的硬件、软件和附件的集合,涵盖了飞思卡尔所有的加速度、压力和接近触摸传感器


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