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ADI找到了做工业传感器的感觉:引发客户的兴奋点

作者:王莹时间:2017-05-16来源:电子产品世界

  不久前,推出了工业用ADXL354/355三轴加速度计,特点是低噪声、高稳定性,并在京举办了媒体发布会,再度引发了人们对工业MEMS传感器的关注。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201705/359236.htm

  工业、医疗用传感器因为技术门槛高、需求量较小,在很多传感器厂商看来投资回报率有限,因此涉足有限。但不这样认为,一干就是三十年,而且越干越有“感觉”,一发不可收拾。

  市场与手机市场的要求不同,手机市场的三要素是:成本、成本、成本。而在工业市场,性能、精度、可靠性等是关键因素。同时不满足于迎合客户的需要,更要做出令客户兴奋的产品,以激发客户的想象,使客户开发出过去没做过或想过的新产品。

  ADI传感器修炼了三十年

  如上图,ADI于1997年开始MEMS传感器业务,五年后的2002年,传感器付运量累计已达1亿件。2007年推出工业IMU(惯性测量单元),2011年推出耐温达175℃的HT MEMS,迄今还没有什么竞争对手。2013年ADI累积生产了10亿个传感器。

  今年的2017年,ADI的新产品家族是ULN(超低噪声) MEMS XL系列传感器。此次新闻发布会将介绍其中六款新产品,以及ULP(超低功耗) MEMS XL。

  实际上,ADI惯性传感器市场关注四大部分:

  1.陀螺和惯性单元,主攻高温&校准,以及全温范围。应用领域覆盖精准农业、跟踪制导和无人机等。谈到耐高温,例如很多手机在夏天导航时,手机因过热不得不自行关闭,但ADI的产品要令无人机在海南和黑龙江同样能飞。

  2.超低噪声。这也是此次发布会的重点。会有6款新产品。特点是高分辨率和高稳定性。应用场景:螺丝松动老化时,如何预判机器要坏?这些产品定位工业IoT市场,例如平台稳定控制、结构健康监测、状态检测等。

  3.超低功耗。定位7天24小时工作的大数据和运动开关。包括仪器仪表、资产管理、可穿戴等。此次发布会发布的ADXL372属于此领域。

  4.高温。适合极端环境的运行保证,适合地质勘探等应用。例如无人机很火,主要用于航拍,还有一些特殊应用,例如农用无人机去撒药,撒药需要油动飞机,振动比电动高,需要保证传感器安全可靠。因此,这块与手机市场的要求——成本、成本、成本不同。

  七款MEMS新品

  *ADXL354/355三轴低噪声加速度计。例如三峡大坝以及桥梁、楼宇、山体滑坡等用了ADXL354/355。特点是高稳定性,无需校正。因为ADI预测了十年内的±3.5mg零点重复性,方法是做老化实验,然后按照阿伦尼乌斯方程推算出来。

  *ADXL356/357适合无人机等极端环境下的倾角和振动测量,有低至80μg/√Hz

  目前所有的无人机都在进行减震设计,因为振动会产生振动整流误差(VRE),使加速度(g)超出误差范围,致使正弦波出现削波现象,导致无人机失控。

  图:正弦波削波

  由于ADXL356/357带有数字电路,是否功耗较高?实际上,单独地看,数字输出比模拟输出功耗略高。但模拟输出外围通常要配数字电路,因此整体方案二者差不多。

  *ADXL1001/1002。这两款产品的竞争对手是传统压电传感器,传统高端压电产品的噪声低、带宽宽,但价格很高。ADI的新产品价格只有压电传感器的1/10左右!可用于工业机械健康监测,从±50g到±100g测量范围,具有40mV/g到20mV/g灵敏度。

  那么,为何新产品使成本大大降低?因为MEMS的特点是稳定性高、成本低。在应用上,例如过去石油钻井的仪器,需要棉被包裹着、轻拿轻放,因为仪器价值动辄十几万、几十万元,采用MEMS传感器后,可使成本大为降低。

  *ADXL372是超低功耗、三轴、200g量程加速度计,属于ULP MEMS XL系列。主要进行冲击监测,以对贵重物品物流或公共财产保护的监测。例如古玩运输中是否被快递员野蛮装卸,冰箱是否被倒过来了。假设汽车在西藏行驶,车撞到护栏上,驾驶员跑掉,公共财产会遭受损失,如果护栏受到冲击后开启摄像头,可以拍到违章现象。运动员脑部受到震荡,例如冰球运动员在训练中被球拍击中,但运动员认为自己还可以上场比赛,会耽误治疗。还可以感知士兵在爆炸发生后脑部是否受到冲击。

  为了降低功耗,ADXL372有快速唤醒模式。快速唤醒的难点是:根据奈奎斯特采样定律,即使MCU休眠,器件功耗还是非常大。ADI采用模拟域比较方法,当冲击发生时,可快速唤醒。

  带给客户兴奋点

  从以上可看出,ADI向客户推出新产品时,能设想一些应用场景。

  “过去我们的方式是解决客户的痛点。现在的产品思路是要抓住客户兴奋点,例如做出一些demo(演示),激发客户想出和做出一些有创意的产品。”ADI亚太区微机电产品市场与应用经理赵延辉先生指出。

  例如此次发布的ADXL372的前代产品——ADXL362(注:362主做运动检测,大量程化后,就成了372冲击检测产品。)就带来了客户的兴奋点。当时ADI推出时,没想到客户用于在了手环上,而如今某客户每月订货量达到120~150万个。此外,ADXL362还用于燃气表,某中国客户年出货量已达几百k。

  ADI制造MEMS的诀窍

  ADI的MEMS部分自己做,部分外包,但最终测试都在ADI公司。

  MEMS的特点是:设计占60%,制造占40%。因MEMS制造方面,各家标准不同,都有自己独特的工艺。而普通IC通常设计为主,制造没占这么重要的比例,因制程是标准化的。

  那么,ADI工业和医疗的营收如何?实际上远远高于消费类。

  为何不注重面大量广的消费类传感器,例如手机传感器?实际上,手机传感器已是红海,很难赚钱。可穿戴产品未来将和大健康挂钩,因为开始大家都是为了好玩才用可穿戴产品,接下来会注重功能。“当新应用出现时,ADI的产品由于性能高,会最先进入。随着批量加大,其他厂商会跟进,做出价格很有竞争力的产品,此时ADI或许就淡出这个市场,寻找下一个‘兴奋点’。”

  “很多客户认为传感器门槛高、需求量小,做起来不划算。但我们由于有多年积累,已形成了良性循环。因此只需要较少的付出,就可以推出新款产品。”赵延辉轻松地说。

  图:超低功耗产品ADXL372的demo板,芯片与ADXL362引脚兼容



关键词: ADI 工业传感器

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