低功耗Sensor Hub亮相 - 物联网应用热浪推动 MEMS需求旺盛

　　值得一提的是，Google最新Android作业系统版本--KitKat也赶搭上物联网商机顺风车，特别针对行动装置感测功能及功耗进行定义，因此行动装置不仅须导入大量的MEMS传感器实现智能功能，尚须搭配超低功耗的Sensor Hub方案及演算法，以实现更为理想的感测融合（Sensor Fusion）功能。

　　图3 QuickLogic亚太区业务暨行销总监王义祖（右）强调，Sensor Hub系实现感测融合的关键元件，而其低功耗特色将成为在市场中致胜的重要特色。图左为QuickLogic全球行销副总裁Brian Faith

　　QuickLogic 亚太区业务暨行销总监王义祖（图3）表示，Google在2013年10月底发布的最新Android作业系统--KitKat，新增两种混合传感器支援特色，包括计步器（Step Counter）及步伐侦测器（Step Counter），藉此让消费者可以透过应用程式（App）在步行、跑步、爬楼梯时都可以追踪运动数据。

　　据了解，计步器即是在装置启动之后即开始追踪步数，至于步伐侦测器则透过分析加速度计输入值，判别使用者何时迈开步伐，但因为上述功能的逻辑（Logic）及传感器管理功能内建于硬体平台上，因此应用程式无须再加入侦测演算法，换言之，传感器管理及运算的功能可从软体上卸载，改由硬体实现，因此上述感测功能可在1毫瓦以下的低功耗运作。

　　王义祖指出，目前智能型手机除导入多颗低功耗感测MEMS传感器外，亦将加入一颗传感器中枢（Sensor Hub）元件，以实现感测融合功能。但以目前微控制器（MCU）做为Sensor Hub，再搭配九轴MEMS传感器的方案为例，其功耗高达20毫瓦，而QuickLogic的超低功耗Sensor Hub方案则可以微控制器三十分之一的功耗运作，而在未来陀螺仪功耗进一步降低后，整体感测方案功耗将可降低至5毫瓦上下，在KitKat作业系统中成为降低功耗的重要关键（图4）。

　　图4 九轴MEMS与Sensor Hub搭配方案功耗比较　资料来源：QuickLogic

　　QuickLogic 指出，其超低功耗Sensor Hub经验证后确认可与高通（Qualcomm）、联发科、辉达（NVIDIA）、博通（Broadcom）等多家厂商的应用处理器搭配，并让原始设备制造商（OEM）利用参考设计（Reference Design）快速导入作业系统为Android 4.4的行动装置中。

　　以软体实现Gyro功能　九轴MEMS功耗仅μA

　　事实上，业界已有MEMS厂商看见陀螺仪降低功耗的需求，已开发出利用模拟演算法取代陀螺仪，再加上六轴多功能组合（Combo）传感器的方案，可将运作功耗降低至450微安培（μA），仅为一般九轴方案的十分之一。

　　图5 Kionix***区总经理洪育浩指出，陀螺仪是九轴MEMS传感器中最耗电的部分，因此业界提出以软体替代陀螺仪功能的创新方案。

　　Kionix ***区总经理洪育浩（图5）表示，中高阶智能型手机为实现更为精准的感测功能，大部分已导入九轴MEMS传感器，包含加速度计、磁力计 （Magnetometer）以及陀螺仪，其中，加速度计可实现手机节电、萤幕翻转侦测、计步器等基础功能，而磁力计则可做为室内导航（Indoor Navigation System）之用，至于陀螺仪目前的应用大多是角速度侦测/补偿功能，如游戏摇杆、相机防手震等。

　　洪育浩进一步指出，陀螺仪目前在手机的应用相对较少，但却最耗电。一般陀螺仪平均功耗为3-4毫安培（mA），因此部分厂商常建议客户采用独立式的陀螺仪，搭配内含磁力计及加速度计的六轴MEMS传感器，让陀螺仪在相关功能运作时再开启，以达省电效果，不过相较起九轴方案，分离式方案将让客户多花费至少1美元的成本。

　　有鉴于此，Kionix推出以六轴MEMS传感器加上以模拟演算法实现陀螺仪功能的合成方案，可将运作功耗降至450微安培，待机功耗更仅需1微安培。洪育浩透露，该方案已获得知名品牌平板厂青睐，将导入2014年的设计中。

　　另外，由于微软（Microsoft）Windows 8或8.1作业系统，规定行动装置制造商导入九轴传感器同时，须再搭载一颗Sensor Hub方案，因此Kionix也进一步研发出以软体为基础的Sensor Hub方案，可搭配六轴MEMS传感器加虚拟陀螺仪的九轴方案，以两颗元件实现感知融合情境，降低制造商整体物料清单（BOM）成本。

　　洪育浩指出，该方案预计2014年第一季可通过微软认证，成为行动装置厂商在低功耗浪潮下的另一理想选择。未来，Kionix的超低功耗九轴MEMS方案将持续瞄准高成长的行动装置市场，包括可穿戴设备、智能手机、平板，以及健康照护装置等，以实现微安培等级的九轴MEMS感测应用功能。

　　值得一提的是，在行动装置领域，MEMS制程不仅让各式传感器大展身手，另一方面MEMS振荡器（Oscillator）技术亦有所突破。