MEMS傳感器迎來新一輪發展浪潮

從吉利攜手百度組建智能汽車公司，到微軟投資自動駕駛公司Cruise，再到供應鏈傳出特斯拉與三星合作5nm自動駕駛芯片的消息，自動駕駛成為近一個月的高頻熱詞。

如果說主控芯片是汽車之腦，傳感器就是汽車的五官，負責收集周圍環境和汽車自身的信息。在車用傳感器中，MEMS憑借微型化、集成化、類型多樣等優勢，成為汽車傳感器的新風向。從L2及L2.5向L3、L4進化的過程中，自動駕駛正在為MEMS開辟新的賽道，注入增長動力。

車用MEMS迎來第二波浪潮

隨著人們對汽車智能化、安全化的追求日益凸顯，汽車電子的市場需求不斷增長，而對汽車電子起核心作用的元件當屬傳感器。其中，MEMS憑借小型化、類型多樣、測量范圍廣等優勢，逐漸成為汽車電子的主流傳感器。

“汽車電子產業被認為是MEMS傳感器第一波應用高潮的推動者，MEMS傳感器可滿足汽車環境苛刻、可靠性高、精度準確、成本低的要求。應用方向和市場需求包括車輛的防抱死系統、電子車身穩定程序、電控懸掛、電動手剎、斜坡起動輔助、胎壓監控、引擎防抖、主動降噪、智能車鑰匙、車輛傾角計量和安全氣囊觸發監測等?！盇DI醫療、消費與新興業務總監趙延輝向《中國電子報》指出。

ADAS(汽車高級駕駛輔助系統)、自動駕駛、新能源汽車的交互發展，正在催生車用MEMS的第二波浪潮。

“車用MEMS和傳感器市場穩步擴展的主要驅動力來源于ADAS的部署，以及新能源汽車和自動駕駛汽車的快速發展。同時，受益于激光雷達、高性能慣性傳感器等高價值傳感器日益廣泛的應用，近年來車用MEMS和傳感器市場增速高于汽車市場?！?麥姆斯咨詢創始人兼CEO王懿向《中國電子報》記者表示。

發展自動駕駛，車聯網是必不可少的標配，車路協同是車聯網的重要組成部分。與單車智能一樣，車路協同也將為MEMS帶來增量空間。

“單車智能和車路協同，對于國內的自動駕駛來說是同步發展的，所以路端也會用到MEMS傳感器。隨著新基建的投資力度加大，路端的MEMS需求也會快速增長?！辟惖项檰栁锫摼W產業研究中心分析師趙振越向記者指出。

當智能駕駛技術發展到真正的無人駕駛層面，又會催生新的MEMS需求。

“無人駕駛的普及，勢必帶來其他的安全問題。在無人值守的情況下，要了解車本身更多的情況，就需要更多不同種類的傳感器，比如機械故障自動診斷是不可或缺的，這將是MEMS傳感器又一強力增長點?！?趙延輝說。

除了技術革新，各國發布的汽車安全標準和法規也對車用MEMS起到推進作用。為了提升車輛和道路的安全性，歐盟新車安全評鑒協會(Euro NCAP)決定從2020年起將駕駛員監控系統(DMS)作為五星評級的必備安全功能指標，這將促進CMOS圖像傳感器、ToF傳感器、壓力傳感器等在汽車領域的滲透。中國于2020年實施的胎壓監測系統(TPMS)強制安裝法規，也將提升胎壓傳感器的市場需求。

MEMS在自動駕駛領域大有可為

自動駕駛由感知、決策、執行三大系統組成，傳感器作為汽車的“五官”，是“感知”的主要承擔者。傳統燃油車大多具備針對轉速、壓力、振動等參數的狀態傳感器，智能網聯汽車則增加了兩大類傳感器：一類是環境感知傳感器，包括超聲波、毫米波、激光雷達等距離傳感器和攝像頭等視覺傳感器;另一類是導航定位傳感器，主要包括衛星定位傳感器和慣性導航傳感器。

“MEMS在激光雷達傳感器和慣性導航傳感器方面大有可為。車用慣導是MEMS的主場;MEMS激光雷達具有低成本、小型化優勢，可以解決可靠性問題，是最被看好的量產車激光雷達方案之一?！?美泰電子科技有限公司董事長楊擁軍向《中國電子報》表示。

如楊擁軍所言，慣性導航系統是伴隨自動駕駛興起的新增市場。Yole Development數據顯示，慣性傳感器在2018年的全球市場規模為1.6億美元，預計2022年將達到9億美元。

“用于導航平臺穩定控制和導航的高性能MEMS IMU是自動駕駛定位的最后一道防線，與GNSS定位依靠衛星不同，MEMS IMU具有獨特的提供連續性導航的能力，即使進入隧道或地庫，也能持續導航，且短時精度很高，長期精度取決于所選MEMS IMU的等級?！壁w延輝表示。

目前，博世、ADI等廠商已推出面向智能駕駛的MEMS慣導方案。其中，ADI的高可靠性IMU已應用于自動駕駛對精準地理定位的需求。國內也有美泰電子、敏芯、格納微等廠商布局。楊擁軍表示，國內MEMS廠商在慣導市場有很多機會。

“美泰電子的慣性導航傳感器已經搭載到某L2.5級智駕車，率先實現了在量產車的裝載，也獲得了其他多家知名車企L3級量產車的定點?！?楊擁軍表示，“作為供應商，首先要有敬畏之心，打進供應鏈并非易事，需要在公開競標、上車試驗比測中獲勝才有機會。其次是采用嚴格的管理流程，保障產品質量和客戶口碑。相信國內廠商在新賽道上有進一步開拓市場，甚至取得領先的機會?！?/span>

MEMS激光雷達由于價格低廉、技術相對容易實現，是有望率先落地的自動駕駛技術之一。Luminar、 Innoviz以及國內速騰聚創等廠商陸續推出了車規級MEMS激光雷達。

“激光雷達的高性能、低成本和高可靠性會是汽車ADAS市場最重要的核心能力，而實現高性能、低成本、高可靠性的關鍵途徑是芯片化。解決高性能汽車傳感器芯片設計和車規級芯片代工問題是提升國內MEMS企業競爭力的關鍵?！蓖踯舱f。

傳感器融合是未來競爭關鍵

在自動駕駛走向L3+的過程中，利用傳感器陣列和人工智能技術實現對環境和自身的全方位感知，成為熱門趨勢。

“應用于自動駕駛的傳感器不僅僅需要MEMS，還需要IC?？傮w來說，自動駕駛需要多傳感器融合的智能感知技術，這也是車用MEMS和傳感器領域的投資并購日益增多的原因?！蓖踯舱f。

可以說，多傳感器融合是自動駕駛走向量產的主要出路。激光雷達或者慣導都有價格從幾萬到幾十萬美元不等的獨立系統方案，但這種價格很難被主機廠接受，也難以覆蓋復雜多樣的路況場景。

“自動駕駛的過程中，超聲波、毫米波、激光雷達、攝像頭、衛星、慣導各有所長，單一傳感器難以勝任自動駕駛需求。例如慣導需要和衛星配合，還要和胎壓、輪速等傳感器融合?！睏顡碥姳硎?，“相比幾萬甚至幾十萬美元的單一傳感器方案，采用多個低成本的傳感器，更容易被主機廠接受，且不同傳感器各有所長、互相補充，能實現更好的性價比?！?/span>

趙延輝也指出，單種傳感器特性突出，均不能形成完全信息覆蓋， MEMS傳感器與其他自動駕駛技術融合以形成高性能、低成本、差異化、系統級解決方案，減少通信損耗，提高響應速度，達到降低成本、提升整體效率是必然趨勢。

ADI已經在傳感器融合方面做出積極探索，將MEMS IMU與雷達、激光雷達等進行融合，推出了Drive360技術平臺，能檢測體積更小、移動速度更快、距離更遠的物體，在自動駕駛汽車周圍打造360度保護屏障，全方位保護汽車和乘員安全。

傳感器融合建立在多種傳感器、IC、智能控制軟件貫通集成的基礎上，需要供應商從單一器件、單一技術的進步，走向整體解決方案的優化，提升供應鏈上下游的協同能力。

“在應用層面，汽車的智能化感知需要傳感器融合等算法，國內MEMS企業需要與汽車軟件、系統開發商深度綁定，更好地協同車輛感知和控制;在產品層面，要從單一產品向多功能高集成化的感知解決方案發展。國內企業可以橫縱聯合，與友商和產業鏈上下游企業合作，從單點突破向生態突圍轉變?！壁w振越向記者指出。