智能传感器的未来在哪里

随着物联网和集成电路的不断发展，传感器成为了现代信息产业的重要支柱。在世界各国普遍的重视和投入开发下，全球的传感器市场在不断变化创新中呈现出了快速增长的趋势。

传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化。

在此之际，与非网推出“传感器的创新之旅”专题活动，邀请行业公司围绕传感器领域的布局、趋势、创新、挑战、突围等话题进行了讨论交流。

瑞萨电子介绍了其在传感器领域的布局：公司传感器业务涵盖了包括工业、汽车、气体、IoT、运动检测技术等多个领域的传感器产品。

在工业领域，瑞萨电子产品包括用于工业和消费类应用的电容 / 电阻传感器信号调节器、IO-Link 等传感器相关产品；

汽车领域，拥有用于排气系统和 HVAC 中的高温和高压传感器的传感器信号调节器、用于高速电机换向的位置传感器产品；

气体检测领域，有配合软件使用的室内空气质量和制冷空气质量气体传感器产品；

IoT 领域，其产品包括用于无线连接物联网设备的 6LoWPAN 模块、针对 HVAC，数据中心和服务器的风速传感器、BLE 5 传感器标签带有湿度 / 温度和其他传感器；

光学传感器领域，环境光传感器可以调节显示器的背光，通过优化显示器的可视性来改善用户体验并节省电能。它们具有超低的光敏度，低功耗，理想的光谱响应以及易于使用的简单输出算法，使其成为同类产品中的佼佼者。目前瑞萨电子可以提供全套的光到模拟和光到数字解决方案，以适合客户的应用需求和预算；

瑞萨电子在光数字接近传感器领域也有着丰富的产品系列，产品具有低光灵敏度，出色的接近范围性能，低功耗，易于使用的简单输出算法以及一系列其他功能，包括智能中断，睡眠模式和飞行时间（ToF）信号处理。

可见，瑞萨电子在传感器领域拥有广泛布局，推出了丰富的产品系列。相较于行业对手或竞品，瑞萨电子表示，我们的产品拥有很大的竞争优势，在收购 IDT 后，公司的传感器领域技术及产品得到了很大的补充。以光数字传感器来举例，该产品可以通过禁用电容式触摸按钮来防止在手持显示应用中意外激活按键，同时还具备低感光度，出色的接近范围性能，低功耗以及易于使用的简单输出算法，这些技术与性能上的优势都使我们的产品成为市场上同类最佳的传感器。

5G、AI、物联网等新兴趋势下的创新和挑战

然而，随着 5G、AI、物联网等新兴技术的发展，传感器市场将迎来较大的增长机遇。5G 时代，从某种程度上可定义为大数据物联网时代，它将所有的机器设备连接在一起，例如控制器、传感器、执行器的联网，然后，通过分析传感器上传的数据，实现智能制造。传感器作为核心技术之一，在 5G 技术的影响下，传感器接收和发射数据的速度将进一步加快，以满足对于低延时的需求。同时随着技术的发展，传感器的体积将会进一步缩小，以便集成于各种应用设备中。

AI、大数据、IoT、机器人与传感器的结合是密不可分的，他们形成了一个完整的运行链条。在这个链条里，每一环都会对下一环产生影响，如此产生积极的循环。各种连接的设备里的传感器会产生大量数据，海量数据使得机器学习成为可能，机器学习的结果就是 AI，而 AI 又指导机器人去更精确地执行任务，机器人的行动又会触发传感器。人工智能技术能够对传感器系统有所帮助，它们是：基于知识的系统、模糊逻辑、自动知识收集、神经网络、遗传算法、基于案例推理和环境智能。这些技术在传感器系统中的应用越来越广泛，不仅因为它们确实有效，还因为今天的计算机应用越来越普及。

对此，瑞萨电子最近推出了针对智能传感器推出适用于工业自动化的 ASi-5 ASSP 芯片解决方案。这是业界首款符合 ASi-5 标准的芯片，具有出色性能，在工业环境下可连接多达 96 个设备，循环时间低至 1.27 ms。它最多可支持 200 m 的电缆，每个传输通道具有 16 个数据位。这款产品对于智能化传感器在工业物联网中的应用起到了很好的推进作用。

同时，随着智能化提升、数字化转型的进程，传感器作为数据采集的终端，不再只是“感知”，也逐渐开始“思考”。对于传感器未来的创新方向，瑞萨电子表达了自己的想法。

随着万物互联时代的到来，智能终端对传感器的数量、质量要求不断升级，除了智能手机等消费类电子领域用的 MEMS 麦克风和 CMOS 图像传感器，越来越多的智能传感器在 AR/VR、汽车、智能家居领域都将有非常好的发展前景。

智能传感器的未来，很大程度在于运用新原理、新结构、新材料，以实现微功耗、低成本、高可靠性等参数指标的提升、研发更高技术和创新类的智能传感器产品，并综合其他领域共同发展，相信其战略高地位置很快会被凸显突显出来。在当前智能时代的推动下，智能传感器的重要性更加凸显，不仅在《中国制造 2025》、《德国 2020 高技术战略》及欧盟、美国、韩国、新加坡等推进的智慧城市等战略方面发挥着重要的支撑作用，而且也在物联网、虚拟现实（VR）、机器人、智能家居、自动驾驶汽车等产业发展中发挥着关键作用。高性能、高可靠性的多功能复杂自动、测控系统以及基于射频识别技术的物联网的兴起与发展，愈发凸显了具有感知、认知能力的智能传感器的重要性及其大力、快速发展的迫切性。

智能传感器的发展为传统行业注入新鲜血液的同时也引领了传感器产业的潮流。新一代智能传感器将结合人工神经网络、人工智能等技术不断完善其功能，未来的传感器将会向更加智能化、微型化、集成化与多样化的方向发展。

如何降低传感器安全风险？

随着无线通信技术的快速发展，5G 时代的到来，物联网正在成为技术领域的风口浪尖，这种全新的互联模式的确改变了我们的生活方式。但是，每一项快速发展技术的背后，都隐藏着许多风险与隐患，物联网技术亦是如此。随着近些年来物联网安全攻击事件日益增多，数据泄露问题层出不穷，物联网安全性与隐私性问题逐渐被人所重视。

对此，瑞萨电子一直致力于在物联网领域提供更具安全性与隐私保护性的产品。日前，瑞萨电子推出了支持 Bluetooth® 5.0 的 32 位微控制器（MCU）RX23W。这款全新的微控制器产品基于瑞萨 RXv2 内核，具备卓越的计算性能，能够以最高 54 MHz 的时钟频率运行，非常适用于家用电器、医疗设备以及运动和健身设备等应用领域。

在连接性上，RX23W 支持高达 400 m 的远距离通信、2 Mbps（兆位 / 秒）的数据吞吐量、蓝牙网状网络以及支持 Bluetooth® 5.0 Low Energy 的全部功能。在接收模式下，RX23W 在 3.0 mA 电流下达到了业内最低的峰值功耗。在 125 Kbps 下，RX23W 的接收灵敏度为 -105 dBm。

此外，RX23W 还集成了物联网设备不可或缺的触摸按键、USB、数据安全、CAN 等功能，同时，瑞萨的单芯片解决方案可以支持同时处理应用程序、通信和安全需求。通过这些功能支持，RX23W 可以在单个芯片上为物联网终端设备实现系统控制与蓝牙无线功能。

在系统安全性上，RX23W 在其内置硬件安全引擎中集成了瑞萨 Trusted Secure IP（TSIP）。与传统的加密方式对比，TSIP 技术可以更有效地保护密钥和加密单元，防止未经授权地使用加密模块、他人拷贝等，保证系统安全启动 / 安全升级，实现加密通信。通过 TSIP 技术，RX23W 可以采用带有硬件加速器的强大加密密钥管理功能来安全启动物联网设备，保护 IoT 设备免受安全威胁。同时在安全认证方面，这款产品还获得了 Cryptographic Algorithm Validation Program（CVAP）认证。

另外值得一提的是，RX23W 通过将 TSIP、外围设备和外部组件嵌入到一个芯片中，大大减少了电路板设计空间。RX23W 微控制器搭载了专用的蓝牙高精度低速片上振荡器，无需外部匹配电路和外部电容器，在减少面积的同时降低了 BOM 成本，大大节省了物联网设备的制造成本。

瑞萨电子如何布局中国市场？

据了解，目前全球传感器市场主要由美国、日本、德国等国家公司主导。美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额超过 70%，其中中国占比约 10%。在该领域，中国市场相较于国外市场还存在一定差距，瑞萨电子针对中国市场如何布局？

瑞萨电子在中国市场上主要聚焦消费电子类、工业类、互联类和汽车类等四大应用领域，拥有丰富的产品线。除此之外，瑞萨电子非常看好物联网的发展前景，未来将在这个领域重点发展。

瑞萨电子宣布自 2013 年起的一系列重组任务已完成。这其中包括削减工厂等一系列资本节约工作，并购 Intersil，以及内部的一系列组织架构变革。重组后的瑞萨电子重点关注三大领域：汽车电子解决方案、工业解决方案和通用解决方案。

其中瑞萨电子首次在公司内部单独设立了中国事业统括部，与其他新成立的汽车电子解决方案、产业解决方案和通用解决方案事业部并列。这充分表明了瑞萨电子扎根中国、进一步服务中国市场的决心和信心。

随着智能汽车市场的火热，R-Car 联盟已成为瑞萨电子代表性的标志。和瑞萨电子 R-Car 联盟推出时间差不多的面向工业市场的 R-IN 联盟，在中国正在推进中。R-IN 开发平台是瑞萨电子基于集成了 R-IN 引擎的多协议通信芯片，将高速、实时性能和低功耗以及支持多种工业以太网通信标准的接口结合在一起。R-IN 平台还包括协议栈和评估套件。

除了针对智能化进行创新之外，瑞萨电子也有一系列针对众多中国中小型客户的支持工作。针对这类 OEM，分析他们的强项和需求，从而分门别类为他们提供更多支持和服务。瑞萨电子中国的支持团队不仅来自本土，还可以调配全球的资源，服务于中国客户。同时，瑞萨电子还会根据中国市场的发展来调整在中国的各个网点功能，以便整合资源，更好地适应中国市场。

传感器领域的挑战与规划

此外，瑞萨电子还表达了在传感器技术开发和创新过程中面对的挑战，2019 年 8 月，瑞萨电子推出了具有板载 Wi－Fi、搭载环境、光强和惯性传感器的瑞萨 RX65N 云套件，可支持 AmazonFreeRTOS，并快速连接至 Amazon Web Services（AWS）。

该套件可帮助嵌入式设计人员轻松快速并安全地连接到 AWS。使用瑞萨的集成开发环境（IDE）“e2 studio”，通过配置 Amazon FreeRTOS、所有必要的驱动程序以及网络堆栈和组件库，可以轻松创建物联网应用程序。

传感器数据可视化一直已来成为困扰我们的难题，但此款套件利用瑞萨基于浏览器的软件，用户可以用一个智能设备云仪表盘将其传感器数据可视化，从而监控物联网应用，包括联网智能电表、楼宇、办公室、工业自动化系统及家用电器等。

RX65N 云套件提供卓越的评估和原型设计环境，使嵌入式设计人员能够为基于传感器的终端设备创建安全的端到端物联网（IoT）云解决方案。

与 2017 年推出的 RX65N Wi－Fi 云套件相比，此款增强型低成本套件包含经验证的 RX65NMCU，轻松连接 AWS 的 Amazon FreeRTOS、以及其它硬件、软件和便捷工具。用户可使用该套件构建原型，将硬件和示例软件用作参考模块，以加快其开发进度并提供更多附加价值。

瑞萨 32 位 RX65N MCU 提供 Dual Bank Flash，可通过网络进行安全、轻松的程序更新，及进行远程空中下载（OTA）固件更新。基于 RX65N MCU 上集成的 Dual Bank Flash，以及 BGO（后台操作）和 SWAP 功能，使系统和网络控制制造商更轻松且安全可靠地执行现场固件更新。该系列 MCU 还集成了 Trusted Secure IP （TSIP）作为其内置硬件安全引擎的一部分，TSIP 驱动程序使用强大的加密密钥管理与硬件加速器 － AES、3DES、SHA、RSA 和 TRNG － 以及受保护的引导代码闪存区域来安全地启动客户的 IoT 设备。

上述可见，经过多年发展，瑞萨电子已经打造了丰富的产品生产线。

瑞萨电子的 R-Car 等产品在汽车电子领域拥有着领先的技术工艺，依赖于这些先进的技术和产品，瑞萨电子的 MCU/SoC 在汽车动力总成、xEV、车身、底盘与安全、ADAS+信息娱乐&仪表方面等应用方面的市占率都高居全球首位。

在产业 / 通用电子方面，瑞萨电子的 MCU/SoC/ASSP 也同样表现突出，主要得益于他们在实时、节能突破与创新与差异化方面的投入。瑞萨电子通过提供嵌入式人工智能、超低功耗的工艺 SOTB（Silicon On Thin Buried Oxide，薄氧化埋层上覆硅）等有竞争力的产品和技术，力争为客户提供更加优化的综合解决方案。

在传感器市场即将爆发之际，瑞萨电子将目光投向了下一个大市场——物联网市场。根据 Gartner 的分析，基于物联网的半导体市场将在 2020 年扩张至 340 亿美元规模;与此同时，物联网电子解决方案上面的开支(参考现有市场)将转化为 5720 亿美元的机遇(剖除设备销售)。

瑞萨电子的 MCU 生态系统也没有放弃这次机遇，其专门针对智能物联网应用推出了全新的 RA（Renesas Advanced）MCU 产品家族，将卓越的性能、先进的安全性、可靠性、连接性、HMI 和灵活配置软件包以及全面的合作伙伴生态系统完美融合，将帮助客户加速物联网应用的开发。采用瑞萨 RAMCU 进行产品设计，工程师可以轻松开发用于工业自动化、楼宇自动化、计量、健康医疗与家电等应用的物联网（IoT）端点和边缘设备。

在传感器市场新的发展浪潮下，希望瑞萨电子能够凭借自身技术实力和公司战略把握机遇，在竞争中赢得市场，在变动中赢得未来。

审核编辑 黄昊宇