最新传感技术突破！全球最大MEMS公司如何研发一颗传感器？（独家视角）

全球最大的MEMS传感器公司是哪家？全球MEMS传感器卖的最多的公司卖了多少颗？

或许关注新利18国际娱乐的老朋友，或少或多有所了解。Bosch博世公司，是目前全球MEMS传感器销售额最大的公司，据Yole的年度《MEMS产业现状》报告显示，自2013年开始，博世已经连续11年，问鼎全球TOP 1 MEMS传感器厂商宝座。

▲来源：Yole

迄今，博世销售了超过180亿颗MEMS传感器，或许也是MEMS传感器卖的最多的公司。在MEMS传感器领域，博世拥有无可争议的王者地位。

博世的传感器布局怎样？拥有哪些产品线？从需求到研发制造，博世如何跑通一颗MEMS传感器的产品研发全流程？博世有哪些领先的传感技术？近日，在Sensor Shenzhen 2024上，记者采访了Bosch Sensortec高级产品经理周良。今天，我们深入了解这家全球最大的MEMS传感器巨头。

专家档案

Bosch Sensortec高级产品经理，周良

汽车&消费电子两大传感器产品线！博世的传感器帝国

据Bosch Sensortec高级产品经理周良介绍，目前博世全球业务主要有四个板块，分别是智能交通业务、工业技术业务、能源和建筑技术业务和消费品业务。

博世的传感器业务主要归属于第一个业务板块——智能交通业务，Bosch Sensortec是一个独立的子公司，主要聚焦消费电子传感器方向。除消费电子外，汽车是博世传感器的另一大应用领域。

周良介绍，博世公司内部对传感器的研发是一个高度复用、高度融合的整体，虽然名义上各传感器的研发部门不同，但在研发流程、生产制造等是不存在壁垒的。

早在1995年，博世就开始大规模生产MEMS传感器——用于发动机管理的压力传感器。此后，博世开发了可测量加速度、旋转、压力和声音的众多MEMS传感器，并用于汽车气囊、燃油系统压力检测等等。

2005年，博世开始为消费电子产品生产传感器，并将MEMS传感器业务独立出来，成立了Bosch Sensortec，面向消费电子、可穿戴设备和物联网等新兴领域提供完善的MEMS传感器和解决方案，迅速在消费类MEMS传感器市场取得领导地位。

今天，全球超过一半的智能手机中都安装了至少一个博世MEMS传感器；平均每五辆新车就有一辆安装博世MEMS传感器；而在无人机、游戏机、健身腕带和真空吸尘机器人中甚至安装了数百万个博世MEMS传感器。

▲博世MEMS传感器产线

颠覆行业，全球最小尺寸PM2.5传感器，450倍尺寸缩减！窥视博世MEMS传感器产品研发技术实力！

站在传感器行业的顶峰，博世等传感器巨头要做的已不仅仅是市场的开拓，更多的是创新性传感器技术产品的研发，通过颠覆性的传感器产品，创造新的应用场景，从而带来更多的传感器需求。

近年来，大家愈发关注空气质量问题，在过往，对空气污染的检测，主要通过内置PM2.5传感器（颗粒物传感器）的空气质量监测仪，这些设备往往跟手机一样大小，携带不便，满足不了随时随地检测空气质量的需求。

▲普通空气质量检测仪，来源：网络

如今，手机能够测加速度、测角度，测气压，为什么不能在手机里面集成PM2.5传感器进行空气质量的检测呢？

主要瓶颈，就在于PM2.5传感器的技术迟迟无法突破，传统上的PM2.5检测颗粒的模组内置了风扇，通过风扇把空气卷进激光束，将空气样本引入传感器的检测区域，利用颗粒物反射或阻挡激光光线的特性，借助光电二极管加以检测和测量，因此传统传感器体积大、耗电多，且受限于风扇等机械部件较多，传统PM2.5检测模组容易出现质量问题。

如何让小型化设备，如智能手机、智能手表等，以及其他小型物联网设备具有空气污染的监测能力？答案是：研发一种新型的超小尺寸PM2.5传感器。

基于此，博世在此前推出了世界上最小的PM2.5传感器（颗粒物传感器）BMV080，尺寸仅为4.2x3.5x3mm³，周良介绍，其体积比同类产品小了450倍。

▲博世BMV080颗粒物传感器（右）

技术上，BMV080采用VCSEL的设计方式，使用MEMS技术制造，加上复杂的算法支持，该传感器可以直接测量空气中的PM2.5浓度，而不需要利用风扇等部件集中气流才能检测。

从体积、噪音、寿命、稳定性等方面，BMV080均全面领先于如今市场上的传统PM2.5传感器模组，并且在多种性能参数指标上，BMV080与激光检测的传统PM2.5传感器一致甚至优胜。

此外，周良还透露，BMV080目前正在最后的量产准备阶段，预计在今年7月31号前量产出货给客户。或许，最快在今年年底，我们可能在市场上看到搭载博世BMV080颗粒物传感器的小型化设备，您期待智能手机、智能手表、智能手环等智慧设备搭载空气污染检测能力吗？

另外，值得一提的是，Bosch Sensortec还推出了穿戴用全球最小MEMS 加速计—— BMA530 和 BMA580，据Bosch Sensortec 亚太区总裁王宏宇介绍，其尺寸1.2 x 0.8 x 0.55 mm³，仅是一般家蚁的四分之一大小。

从这些传感器，足以看到博世这家全球MEMS传感器巨头强悍的技术实力。

▲博世BMA530 、 BMA580 加速度计

从需求到量产，全球最大的MEMS传感器企业，博世如何跑通一颗传感器的产品全流程？

传感器是高科技的产业，除了技术要求高外，也体现在产品的研发设计周期长等地方。据相关资料显示，一款MEMS传感器产品从设计到量产，行业平均数据是需要6到8年的时间，中间涉及设计、工艺、工具的相互匹配。

那么，作为全球最大的MEMS传感器企业，博世如何跑通一颗传感器的产品全流程呢？

周良介绍，从产品定义到研发、生产制造，Bosch Sensortec的主要流程有：

分析市场需求，根据需求做出精准的产品定义，将这个需求导入到产品的设计规格中。形成具体规格后，进入到研发准备阶段。研发准备阶段就是市场定义了产品，有了准确的规格后，研发工程师就要去考虑怎样去实现相关的规格。

在MEMS传感器研发过程中，Bosch Sensortec主要有三个阶段，分别为原型阶段、样品阶段以及客户样品阶段。主要涉及原型产品的研发设计、样品产品的确定，以及所有设计（Design）全部冻结之后的客户样品的阶段。

通过这些研发阶段后，一颗MEMS传感器产品就进入生产准备阶段，这里面包括生产制造调试、前期验证、后期上量等阶段。

同时，周良强调，在各个阶段中，博世会不断去做质量保证的工作，以及许多可靠性测试，来保证产品不仅满足客户性能质量的要求，也满足长时间使用可靠性的要求。

“基本上从大的这个步骤来看，博世在做一个产品的时候，基本上是遵循这样一个逻辑。当然这里面一些细节可能有博世的一些做法在里面”

博世研发一颗MEMS传感器一般需要多长时间？

前文，我们介绍了博世首创研发的全球最小颗粒物传感器BMV080，基本就遵循这样的MEMS传感器产品研发流程，最终做出来，那么，博世最终完成一颗MEMS传感器的研发到量产，一般需要多长时间呢？

周良介绍，早在前几年雾霾等空气质量被大众所关注的时候，博世已开始着手立项，研发基于MEMS的新型PM2.5传感器帮助行业进行相关的检测，博世相信，有了这种新型传感器将能创造更多的空气检测的使用场景，从而让科技为人们创造更美好的生活。

经过几年的技术调研和原型研发，在2022年底完成，2023年正式向市场推出，在今年的7月31号。会最终交付到生产。

从周良的介绍中，我们大概了解到，博世开发这样一款MEMS传感器产品，前后也用了7、8年的时间，可见MEMS传感器的开发周期之长。

AI、大模型、机器人、AR/VR……博世应用前沿技术变革传感器产业，消费电子领域布局哪些领域？

作为全球最大的MEMS传感器厂商，消费电子是博世传感器业务最大的一块版图，近年来消费电子产业低迷，博世如何应对？

周良介绍，过去两年全球消费电子市场确实比较低迷，但从今年开始，已经有复苏的迹象。目前在消费电子，尤其是智能手机、智能穿戴等领域，博世认为随着经济发展将会逐渐恢复增长。

此外，Bosch Sensortec也将MEMS传感器的应用重点关注到AR/VR、人形机器人等相关领域。周良认为：

“这些新兴市场，目前处于商业孕育初期，但是一旦过了孕育期，可能就会突然有一个爆发点。所以我们在这个方面的一些铺垫还是很有必要的，我们也做了很多的产品，在这个方面包括会有多种传感器，包括角度检测，我们还做了一些微投影的产品，用在智能眼镜上，这些都是我们在这个方面做的前期的这样一个铺垫。”

在这些领域，周良也透露了目前Bosch Sensortec基于MEMS技术研发的一些前沿产品。

在AR/VR方面，Bosch Sensortec研发了智能微投影模组，应用于智能眼镜等产品，有望改变当前智能眼镜尺寸大、重量重、显示效果不理想、功耗大等掣肘AR/VR产业普及的缺点。

周良称：

“我们这套系统,在这些方面都会有非常大的突破。如果说在这些方面有一些大的突破的话，那未来可能智能眼镜的应用就会出现爆发，创造更多新的应用需求。”

此外，Bosch Sensortec还有许多运动类传感器可以在AR/VR方面做头部的角度追踪，包括新一代高性能磁力计BMM350等，也可以辅助做到这方面的一些应用。

周良介绍，Bosch Sensortec在AR/VR领域做了很多的产品铺垫和技术积累。将来这个行业爆发，博世可以提供很多的成熟的解决方案，这样的话客户就可以尽快的推出这方面的产品。

在机器人方面，随着老龄化的趋势，Bosch Sensortec机器人也将是一个庞大的市场。

目前Bosch Sensortec在机器人的关节、运动检测等方面，已经有许多利用加速度传感器和陀螺仪做的成熟的方案。

譬如，博世展示了一款尖端智能互联传感器平台，使用多个IMU惯性测量单元——BHI380传感器，绑在身体手臂、双腿等各处，可以实现无线互联的姿态捕捉，这也为未来机器人的感知应用做铺垫。

▲使用Bosch Sensortec智能感知平台控制机器人，来源：博世

值得一提的是，BHI380这颗创新的IMU单元——这是一颗集成可编程AI系统的传感器产品，结合了陀螺仪和加速度计。

这颗IMU能做什么？基于强大的基于AI的算法库，BHI380能实现头部3D音频应用、各种健身训练动作的跟踪、测量游泳姿态、实现惯性导航等等功能。从这里，我们能看到博世在传感器算法方面的领先优势，以及对AI在传感器技术中的前沿应用的努力。

关于博世对AI技术在传感器中的应用，周良做了深入的分享：

“我们对AI的理解，就是说我们过去的传感器其实就是给客户提供一些原始的数据，比如说，以加速器和陀螺仪来讲，它可能输出的就是一个加速度信号或者一个角速度信号给到客户。但是从真正应用的角度来讲，客户可能需要把这些物理量变成它实际使用到的一些数据，那这里面需要一个算法的过程（来进行计算），在以前这个算法需要客户自己来开发，自己来做这方面的应用。

现在，我们的智能传感器，就是在传感器里面放入相当有计算力的一些计算单元。可以是一个外接的MCU，也可以是SoC，那它里面就能够跑我们博世自己开发的一些算法。这些算法能够实现本地运行，或者叫做边缘计算这套模式，让这个计算重新回到我们传感器的这边，来减少整个系统的功耗。然后同时也可以减少客户对算法开发的负担。

如果我们能够提供一些优质的算法，客户可能拿到这些产品就能直接去应用。他不需要再根据你的传感器，针对某个场景去开发重复的算法，这样产品开发效率就能提高，所以这个是我们在智能传感器领域做的一些探索。”

从快速响应到成本降低，博世向中国传感器同行学习？

在传感器领域，从全球市场上来说，博世认为一直面临着竞争压力，许多传感器产品不仅有博世一家在供应。

但博世认为，竞争是一个相互促进，相互发展的过程，在这个过程中，博世不断通过技术投入，研发出业界领先的传感器产品，从而巩固在传感器领域的领先竞争力。

聚焦到国内市场，周良认为国内优秀同行在快速响应、成本控制等方面，具有许多国际企业需要学习的优势：

“在这个方面其实我们也在去不断的学习，国内优秀同行的做法。怎么样去加快我们响应的速度，加快我们研发的时间，加快我们从产品到这个市场的这样一个时间。然后的话不断的去降低我们的成本，能够带到更优质的产品给到客户”

中国及全球的传感器市场非常庞大，国内同行和国际企业之间，需要互相学习、互相促进，共同推动行业的发展。

结语

从全球最小的PM2.5传感器、最小的加速度计，到AI算法在智能传感器的应用，博世向我们展示了其引领业界的技术实力。

在AR/VR、机器人等新兴领域，博世已开始布局、完善其新型感知解决方案，并有望颠覆今天的智能眼镜等多种应用。

博世是全球最大的MEMS传感器企业，同时也是业界学习的标杆。