智能手機(jī)是MEMS廠商最早攻入的市場(chǎng),，但近些年隨著眾多廠商的涌入導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)加劇,、利潤(rùn)攤薄,，智能手機(jī)市場(chǎng)已然成為紅海市場(chǎng)。不過(guò),，環(huán)境傳感器在智能手機(jī)等消費(fèi)電子的應(yīng)用才剛剛起步,，將打開(kāi)傳感器在消費(fèi)電子市場(chǎng)的新局面。

博世（Bosch）亞太區(qū)總裁Leopold Beer指出,，消費(fèi)類(lèi)MEMS在2017年面臨三大挑戰(zhàn)：一是作為MEMS最大應(yīng)用市場(chǎng)的智能手機(jī),，目前增長(zhǎng)已進(jìn)入停滯階段，但競(jìng)爭(zhēng)依然激烈，因看到龐大的智能手機(jī)基數(shù),，仍有不少?gòu)S商涌入,；二是新型應(yīng)用領(lǐng)域推出緩慢，如可穿戴式產(chǎn)品,，出貨量較小且高度分散,，MEMS廠商想要在穿戴式領(lǐng)域投入創(chuàng)新和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，需要消耗很大的研發(fā)資源,；三是客戶對(duì)這種創(chuàng)新應(yīng)用的接受度并不高,，企業(yè)要面對(duì)很大的不確定性，包括整個(gè)市場(chǎng)的不確定性,、技術(shù)不成熟與技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等,。

而在應(yīng)對(duì)策略上，集成化可能是一條出路,。Leopold Beer表示,，如今廠商不再是扮演最基礎(chǔ)的元器件供應(yīng)商，而是整合傳感器,、DSP,、微控制器等，并結(jié)合自己投入研發(fā)的軟件算法與應(yīng)用算法,，最終呈現(xiàn)出一個(gè)解決方案,，這是一種商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，也是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的方法之一,。

相對(duì)應(yīng)的,，盛思銳最新推出的針對(duì)智能手機(jī)／可穿戴的氣體傳感器SGP也是在一個(gè)單芯片上集成傳感器、傳感控制,、Memory和ADC等電子處理電路,，可以把產(chǎn)品尺寸做得非常小。同時(shí),，采用了先進(jìn)的DFN封裝,，整體體積僅為2．45x2．45x0．9mm，增加了其在智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上使用的可能性,。

事實(shí)上,，關(guān)于傳感器的“集成”化，主要體現(xiàn)在兩個(gè)層面：一個(gè)層面是使用MEMS工藝將傳感器＋MCU＋DSP進(jìn)行單芯片集成,；二是將多個(gè)傳感器通過(guò)SiP封裝的“模塊”集成,。上述博世和盛思銳這種“集成”屬于第一個(gè)層面的集成，它在體積,、功耗上會(huì)有很大的縮減,。

而除了上述將DSP,、微控制器整合進(jìn)傳感器之外，博世的多合一環(huán)境傳感器體現(xiàn)了第二個(gè)層面的“集成”,。Leopold Beer稱(chēng),，Bosch的BME680不再僅僅是簡(jiǎn)單的溫度、濕度等單一傳感器,，而是融多功能于一體的集成環(huán)境單元,，它整合了氣壓、環(huán)境溫度,、相對(duì)濕度和空氣中VOC氣體含量的首款四合一傳感器,，而且是將這些傳感器整合到3毫米×3毫米的封裝中。另外,，作為解決方案提供商，Bosch已不再只提供元器件,，還為客戶提供合適的應(yīng)用場(chǎng)景,，以幫助客戶找到用戶端應(yīng)用的思路。

麥姆斯咨詢CEO王懿也表示,，博世的多種環(huán)境檢測(cè)“集成”傳感器BME680是在其BME280環(huán)境傳感器基礎(chǔ)上的演進(jìn),，增加了VOC氣體傳感功能。該傳感器采用系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）,，在一個(gè)帶金屬蓋的8引腳LGA封裝（3．0mm x 3．0mm x 0．95mm）中集成了溫度,、濕度、氣壓和VOC氣體傳感功能,，其內(nèi)部共有兩顆MEMS芯片和一顆ASIC芯片,，這與此前的BME280內(nèi)部的芯片數(shù)量相同，但功能更多,。

在談到組合傳感器受到諸多公司的青睞時(shí),，盛思銳李錦華表示公司也將會(huì)推出多種不同的復(fù)合型傳感器，以PM2．5和CO2相結(jié)合的傳感器為例,，盡管目前尺寸較大,，但由于溫濕度傳感器和氣體檢測(cè)傳感器尺寸相對(duì)較小，將其集成到一個(gè)模塊上是容易實(shí)現(xiàn)的,。雖然從技術(shù)上來(lái)說(shuō),，將PM2．5和CO2復(fù)合型傳感器與其他傳感器集成到單芯片尚有難度，但盛思銳已經(jīng)在向這個(gè)目標(biāo)奮力前進(jìn),。

組合傳感器趨勢(shì)解決了環(huán)境傳感器在消費(fèi)電子使用中要求的“小體積”和“多功能”問(wèn)題,，不過(guò)目前組合傳感器也面臨一些成本壓力和技術(shù)門(mén)檻，因?yàn)椴煌谄渌?lèi)型的傳感器特性,，環(huán)境類(lèi)傳感器會(huì)受到周邊溫濕度,、干擾氣體的影響，甚至在氣體濃度超標(biāo)的情況下發(fā)生“中毒”而失效。

煒盛環(huán)保事業(yè)部副總經(jīng)理王追表示,，不管是單傳感器還是多傳感器集成,，目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及封裝方面應(yīng)該都不存在太大難度，更多的難點(diǎn)在于,，如何在MEMS工藝下保證傳感器的性能,。MEMS式氣體傳感器以化學(xué)型傳感器為主，往往會(huì)受到溫度,、濕度或干擾氣體等環(huán)境因素的影響,，如何在MEMS工藝下達(dá)到或超過(guò)傳統(tǒng)氣體傳感器的性能水平對(duì)于各廠家都是一個(gè)挑戰(zhàn)。

“針對(duì)這種挑戰(zhàn),，需要各傳感器廠家在傳感器敏感材料方面進(jìn)行深入研究,，同時(shí)也需要市場(chǎng)的引導(dǎo)，讓各傳感器廠家有足夠的動(dòng)力投入相關(guān)資源,。相對(duì)而言,，煒盛在MEMS氣體傳感器方面研究較早，在MEMS式氣體傳感器性能方面達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,，可提供TVOC,、酒精、燃?xì)?、一氧化碳等多種MEMS式傳感器及模組,。”王追強(qiáng)調(diào)說(shuō),。

而在成本方面,，WooFaa總經(jīng)理周錦富坦言，一個(gè)集成了不同環(huán)境參數(shù)的傳感器,，可以在應(yīng)用的過(guò)程中令客戶有更大的發(fā)展空間,，但成本也是需要考量的問(wèn)題。比如,，香港太古集團(tuán)準(zhǔn)備在太古廣場(chǎng)部署建筑物環(huán)境監(jiān)察系統(tǒng),，就要求產(chǎn)品能采集商場(chǎng)內(nèi)不同區(qū)域的溫濕度、二氧化碳濃度及PM2．5等,。對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō),，在額定的項(xiàng)目預(yù)算中，要集成多種傳感器有一定難度,，因此在太古集團(tuán)招標(biāo)的所有項(xiàng)目中,，只有10％的傳感器能同時(shí)檢測(cè) PM2．5，因此,，如何達(dá)到成本與多個(gè)應(yīng)用的平衡,，是廠商必須深思的課題,。

“我們?yōu)檫@個(gè)項(xiàng)目提供的正是集成式的傳感器，除了基本參數(shù),，每個(gè)傳感器都有PM2．5檢測(cè)功能,，還能夠同時(shí)檢測(cè)PM10。PM10是香港環(huán)保署要求監(jiān)察的參數(shù),，現(xiàn)在太古廣場(chǎng),，除了可以在成本不變的情況下，全面監(jiān)察PM2．5的分布,，還可以因應(yīng)需要與香港環(huán)保署的數(shù)據(jù)要求作出更精準(zhǔn)的對(duì)接,。”周錦富說(shuō),。

“我們還為香港一間專(zhuān)業(yè)錄音室布置了一套智能新風(fēng)系統(tǒng),。因?yàn)檫@個(gè)場(chǎng)地有10多間獨(dú)立房間，用傳統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)布置會(huì)比較昂貴,，所以我們把整體場(chǎng)地分成三個(gè)區(qū)域,，用兩個(gè)集成式無(wú)線室內(nèi)空氣傳感器，用不同的空氣質(zhì)素參數(shù),，控制不同的管道加壓機(jī),。當(dāng)在某個(gè)區(qū)域有污染物（PM2．5,、CO2） 被偵測(cè)到過(guò)量的時(shí)候,，該污染區(qū)會(huì)被控制成空氣負(fù)壓，其他兩個(gè)區(qū)域就會(huì)變成空氣正壓防止污染物擴(kuò)散,，這樣的新風(fēng)系統(tǒng)就可以用最短時(shí)間,，將污染物移走及稀柝?！敝苠\富補(bǔ)充表示,。

將不同的環(huán)境傳感器封裝在一起，它們之間是否會(huì)存在一些干擾,？周錦富強(qiáng)調(diào),，不同環(huán)境參數(shù)的傳感器，很少會(huì)互相干擾,，但它們會(huì)共同地會(huì)被濕度及溫度影響,。傳感器的穩(wěn)定性和壽命，受應(yīng)用環(huán)境的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳感器自身的設(shè)計(jì),。

在未來(lái)的消費(fèi)市場(chǎng)上,，組合傳感器與單一傳感器將如何共存？王懿告訴記者,，環(huán)境傳感器采用SoC還是SiP取決于傳感器芯片工藝和感測(cè)原理,，正如上面所述,，博世BME680采用了一種新型的濕度傳感技術(shù)，從而將溫度,、濕度和氣壓三種傳感功能集成于一顆MEMS芯片,，而氣體傳感功能采用另一顆MEMS芯片實(shí)現(xiàn)，因此整體采用SiP封裝,。

王追認(rèn)為,，隨著市場(chǎng)的需求和技術(shù)的發(fā)展，MEMS氣體傳感器一定是發(fā)展的必然趨勢(shì),。短期內(nèi),，多氣體集成傳感器的成本還難以滿足消費(fèi)類(lèi)電子的需求，單一傳感器會(huì)是一個(gè)過(guò)渡,。相信隨著技術(shù)的發(fā)展及成本的下降,，消費(fèi)類(lèi)電子對(duì)多氣體傳感器模組的需求會(huì)有爆發(fā)式增長(zhǎng)。

總的來(lái)看,，隨著眾廠商的涌入與充分的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),，以智能手機(jī)為代表的消費(fèi)類(lèi)電子市場(chǎng)，已經(jīng)成為加速度計(jì),、陀螺儀等MEMS的紅海市場(chǎng),，然而環(huán)境傳感器作為新的功能需求有望打開(kāi)消費(fèi)電子應(yīng)用的新局面。在集成化方面,，組合環(huán)境傳感器可以滿足消費(fèi)電子“小體積”和用戶“多功能”的需求,，不過(guò)在當(dāng)前市場(chǎng)爆發(fā)之前成本的控制以及技術(shù)上的挑戰(zhàn)，依然是廠商必須突破的難點(diǎn),。