从传感器窥视这家全球半导体王者，它如何引领传感行业发展？（深度观察）

英飞凌前身是西门子集团旗下子公司西门子半导体（Siemens Semiconductor），于1999年独立，目前是全球功率系统和物联网领域的半导体领导者，拥有感知、连接、安全、计算和执行五大硬件能力，也是全球第一大功率分立器件和车用半导体厂商。而在传感器领域，英飞凌更是许多传感器芯片的重要供应商，譬如MEMS麦克风芯片市场，英飞凌的市占率全球第一。此外，英飞凌的许多传感解决方案也被应用于众多下游厂商的产品中。英飞凌供应哪些传感器芯片？如何看待全球传感产业发展趋势？聚焦传感领域未来在中国市场将如何发展？近日，在Sensor Shenzhen 2024上，记者对英飞凌消费、计算与通讯业务大中华区合作伙伴与生态系统管理总监王进筑先生进行了采访。今天，让我们从传感角度来观察这家全球半导体巨头，此外，英飞凌介绍了许多与合作伙伴一起完成的首创性、引领产业发展的创新传感器技术和解决方案，英飞凌传感器产品的创新应用值得我们思考、学习。专家档案英飞凌消费、计算与通讯业务大中华区合作伙伴与生态系统管理总监，王进筑 聚焦汽车和泛消费电子领域！英飞凌传感器产业布局剖析 据英飞凌2023财年年度报告显示，目前，英飞凌共有汽车电子（ATV）、零碳工业功率（GIP）、电源与传感系统（PSS）以及安全互联系统（CSS）四个业务板块。 其中，传感器技术及相关产品，则主要归属于汽车电子（ATV）和电源与传感系统（PSS）两大业务部。 ▲来源：英飞凌《Annual Report 2023》 据英飞凌消费、计算与通讯业务大中华区合作伙伴与生态系统管理总监王进筑介绍，在汽车电子上是全球领先的半导体解决方案提供商，因此，英飞凌的传感器产品，最开始围绕汽车电子方面开展，从车载雷达、胎压检测、碰撞检测等等传感器开始。 另一个是消费电子领域，早在十多年前智能手机爆发开始，英飞凌就向业界供应MEMS硅麦克风芯片，这是目前英飞凌传感器产品的主要发端。 经过多年发展，目前英飞凌传感器产品主要集中在汽车电子和消费电子两大领域，分别归属于上文提及的 ATV和PSS两大业务部。

在这里，王进筑强调，英飞凌的消费电子业务概念与业界普遍的消费电子概念有所差异——目前业界的消费电子主要指手机、耳机、智能手表等，而英飞凌将智能家居家电等等所有非车用、非工业应用的产品，都归类到“消费电子”领域，归属于PSS业务部，英飞凌的消费电子业务是泛消费电子的概念。总体来看，围绕着汽车电子和泛消费电子领域，英飞凌布局了种类众多的传感器产品。其中，ATV（汽车电子）方面，主要提供3D ToF、压力、磁、77GHz雷达、电流等传感器；PSS（消费电子领域）主要提供3D ToF传感器、气体传感器芯片、MEMS麦克风芯片、压力传感器芯片、ASIC芯片、雷达传感器芯片（24 GHz, 60 GHz）等传感器产品。据王进筑介绍，英飞凌还提供多种传感解决方案，譬如被动雷达——基于WIFI路由器设备的WIFI感知方案等。英飞凌传感器产品针对不同应用领域及不同应用场景设计，最终服务于英飞凌的产品解决方案，是英飞凌产品体系中的重要元器件。▲来源：英飞凌《Annual Report 2023》 引领业界发展！英飞凌的这些创新传感器产品行业首创！解决传感产业最大难点 传感器如同人的五官，能够赋予物体感知视觉、听觉、嗅觉、触觉等等的能力。然而，除了高性能、高灵敏度的传感器外，如何应用这些传感器做出创新的产品解决方案，解决物体实际感知的问题，才是当前传感器产业最大的难点。 单个传感器对于下游应用厂商来说，很难用，也不知道怎么用，只用形成传感解决方案，才能为传感器带来更广阔的市场。 作为全球传感器产业的领先者，基于自身独有的高性能传感器产品，英飞凌在本次专访中，介绍了多个行业首创的、具有突破性且应用广阔的传感器解决方案，或许能为业界带来思考。 业界首创传感器解决方案一、双模3D ToF传感器模组：推动机器人感知升级 3D ToF传感器主要用于3D深度视觉测量，是当前服务机器人、扫地机器人等设备的必备传感器。 据王进筑介绍，英飞凌创新性地将高分辨率iToF泛光照明和dToF远距离点光源照明整合到单个混合ToF摄像头中，推出业界首个双模3D ToF传感器模组。 该传感器模组可以利用两种TOF传感器在不同远近距离下的灵敏度（颗粒度）优势，让机器人同时具备远距离3D深度测量能力（用于SLAM路径规划等）、近距离精细深度测量（用于近距离避障等），王进筑称“这样的话一个传感器就解决了以前需要两个传感器或者说多个传感器去处理的情况。是属于一个首创性的产品，是比较新的。” 目前，该传感器产品已在多家扫地机器人产品里面落地，其中有一些产品的话近期就会上市。   业界首创传感器解决方案二、音频变焦方案：变革视频拍摄 如今，随着CMOS技术在图像传感器的应用，图像传感器越做越小并且像素、性能也越来越高，尤其是被智能手机广泛使用，拍摄已经成为日常大家使用的必不可少的一个功能。 在拍照尤其拍摄录像过程中，将画面缩小、放大是常见的操作，然而我们发现目前的录像过程中，存在这个一个问题——拍摄录像过程中画面放大或缩小，收录的声音并不会随之变化，这意味着许多“杂音”被记录。 音频变焦的需求广泛存在，在音视频录制、会议系统及安防摄像头等多个领域具有强烈需求，为了解决该问题，英飞凌与合作伙伴一起，使用8颗高性能英飞凌MEMS硅麦克风，与合作伙伴的先进技术算法技术结合，形成业界首个远距离音频变焦解决方案。 

据王进筑介绍：“比方说你的镜头里面出现的的时候，你的音频里边就会听到多人的声音。当你把镜头推进到某一个人的时候，你就只能听到这个人在说话，旁边的人声音就被消失了，就跟着视频一起被移出了镜头，然后音频也被移出了耳朵，这个就是音频变焦。”

▲英飞凌与合作伙伴共同完成的音频变焦产品，来源：大象声科业界首创传感器解决方案三、WIFI感知：业界前沿，探索更方便人们生活的感知方式WIFI感知是一项正在发展中的先进传感技术，也称为被动雷达，在WIFI感知技术上，英飞凌也走在了行业前列。据王进筑介绍，WIFI感知主要是利用现有的WIFI路由器、WIFI终端设备所发出来的无线电信号，去感知空间里面的人的存在以及人的活动。WIFI感知技术在智能家居、智慧安防等许多场景用途广泛，相比目前的红外检测、雷达检测等现有感知技术，需要增加新的传感器，而WIFI感知几乎不增加成本，使用现有的WIFI设备即可。此外，空间中的多个WIFI设备，也能获取更丰富的感知信息。那么，未来WIFI感知技术是否会取代现有的毫米波雷达、红外传感器等在智能家居的应用呢？王进筑强调，WIFI感知技术与毫米波雷达等传感器并不是简单的取代关系，而是互补的关系，在感知方式、颗粒度等许多方面存在不同。未来的智能家居、智慧生活，将需要多种多样的传感器提供丰富的感知信息，这是智慧生活的基础，有了这些感知能力，才能够自动控制灯光、空调、窗帘等等家居设备，实现智慧生活。

业界首创传感器解决方案四、PSoC Edge：融入AI算法的下一代MCU，赋予传感器聪明的大脑业内人士都知道，微控制单元（MCU）是传感器的重要下游芯片，传感器信号通过MCU的处理才能进行下一步的控制等操作。当前，随着智能化时代的到来，各种应用场景对传感器的信号处理提出了更高、更智能化的要求，也即包括智能传感器等概念的提出，而目前，让传感器更聪明这个功能，依赖于强大的MCU芯片。大模型等人工智能技术的快速发展，深刻影响了各行各业。在传感器领域，作为行业领先者，英飞凌也推出了新的MCU芯片——PSoC Edge，被誉为下一代MCU。不同于当前的一般MCU，英飞凌PSoC Edge系列MCU拥有一个DSP单元和一个神经网络加速单元，具有硬件辅助机器学习 (ML) 加速功能，能进行边缘AI计算等更多高性能设计。可以预见，英飞凌PSoC Edge系列MCU芯片将给业界带来新的“AI”革命。▲英飞凌PSoC Edge系列MCU产品，来源：英飞凌 

王进筑评价这颗MCU芯片：“有了这么一个处理器的话，我们就可以融合音频、图像和视频等等外部世界感知到的信息，把这些信息的融合起来，通过传统的信号处理和人工智能学习算法，去使得整个传感器变得更聪明、更可靠、更准确。”

英飞凌传感器产品的特色和优势在哪里？英飞凌这样看待传感器在其产品体系中的作用！推动低碳化和数字化，从而为人类创造更美好的生活，是英飞凌发展的重要战略，而英飞凌当前在做的一件非常重要的事情，就是连接现实世界和数字世界。连接现实世界的第一道就是要感知现实世界，感知物理世界的温度、湿度、压力等等信息，将这些信息进行输出，最终进行数字化，才能为下一步的数字生活创造可能性。因此，英飞凌构建了多个数量、种类较多的传感器产品线，同时在传感器上下游，英飞凌拥有MCU、功率半导体芯片等等产品，能够为用户提供整体的、一站式解决方案，这是英飞凌传感器产品非常重要的特点。譬如以如今火热的新能源产业为例，在电动传动系统中，英飞凌能够提供磁传感器、电流传感器、MCU、驱动芯片和各种功率器件，为客户形成完整的产品解决方案。

▲来源：英飞凌此外，产品的创新引领和质量保证，是英飞凌有别与许多企业的优势。通过这两个关键节点的控制，英飞凌保持了技术领先以及总成本的优势。王进筑认为，英飞凌包括传感器在内的许多产品，在全球范围内均有许多竞争对手，英飞凌跟别人不一样的地方是技术走在了行业的前列，凭借强劲的创新能力和技术积累，英飞凌在许多方面引领行业发展。譬如前文所提到的双模3D ToF传感器模组、音频变焦解决方案、WIFI感知等众多创新解决方案。另外一方面的话，英飞凌以质量为本体，王进筑提到：“大家可能想到的是质量很好，事实上也是这样，我们的不管是哪一类的传感器，我们都是希望把这个质量可靠性，质量做到做到最好。”而英飞凌产品的质量保证，也涉及到客户选择英飞凌一个很重要的隐形性因素——成本。英飞凌通过对产品质量的控制，使得客户在后期保养维修、替换等方面次数减少，从而保持了系统总成本上的优势，而不仅是元器件前期购买的成本优势。未来传感器技术怎么发展？英飞凌怎么看？随着MEMS技术在传感器的应用，传感器的低功耗、小型化、智能化，已经成为趋势，并掀起了传感器在物联网、汽车、家居、机器人等各行各业的应用浪潮。面对未来几年全球传感器技术的发展，王进筑着重强调了两个趋势：智能化、多传感器融合。传感器的智能化，未来需要更多算法去处理复杂的现实世界的问题。比方说用毫米波雷达去做存在检测，这件事情不难，但是你要把这个空间里面的像窗帘、风扇，其他的一些也会动的一些干扰因素，从这个毫米波雷达检测到的信号里边把它剔除掉，这个是有挑战的，就是要准确识别各种物体。目前来说，许多传感器在这些检测上还有进步的空间，这就要靠算法，或者说可能更多的我们是需要一些机器学习、人工智能的一些方法去加持，去提高这个传感器的可靠性、准确性。传感器技术另外一个方面的趋势，就是传感器的融合，就像WIFI感知技术会不会取代毫米波雷达？我说不会，它应该是一个互补的关系，换句话说就是多传感器融合的关系。通过多传感器融合，使整个感知系统更聪明、更可靠、更准确，从而推动未来的智能家居、智能楼宇等各种智慧生活的落地。英飞凌与多家国产企业联手推动中国数字化产业发展，毫米波雷达生命体征检测等创新传感方案已在60多家三甲医院落地！英飞凌于1995年进入中国市场，至今已经有29年历史，在明年（2025年）将迎来30周年。在这近30年间，英飞凌立足中国服务中国，与许多国产企业一起，推动了中国数字化产业的发展。王进筑提到，在智能汽车、智能手机、扫地机器人、智慧健康、智慧养老、智慧家电、智慧工业（工业预测性维护）等等领域 ，英飞凌均有许许多多的大客户案例、产品案例，通过高性能传感器等各种产品，为客户提供完善的解决方案。这里，王进筑提到英飞凌服务中国合作伙伴的两个重要维度：引领性的创新产品解决方案、赋能用户的产品创新。英飞凌与合作伙伴一起，应用英飞凌的半导体解决方案和客户的系统解决方案（如算法）等结合，从而为市场提出一些创新的、具有行业引领性的产品方案。王进筑认为，英飞凌与合作伙伴一起提出的创新产品方案对行业非常有引领性：“这个解决方案的一个很重要的价值就在于它为市场展示了一种可能性，或者说一种可行性，使得有更多的人去跟随去进入这个市场，然后大家一起来把这个市场做法做强。”

这里，王进筑提到了一个令人印象深刻的案例，那就是基于毫米波雷达传感器的非接触式生命体征监测解决方案。在医疗中，对心率、呼吸频率等生命体征进行持续的监测是非常重要的，一直以来，医院中采用的是接触式贴片监测的方式，传感器通过贴片电极与患者直接接触进行测量，对患者夜间睡眠、行动等造成许多影响。使用雷达传感器监测生命体征的研究已经进行了几十年，然而因为种种技术因素，迟迟无法在医疗中真正落地。英飞凌通过创新的60 GHz雷达传感器，与中国本土高科技企业一起，推动了毫米波雷达非接触式生命体征监测的落地。据王进筑介绍，该方案能够实现心率以及呼吸全过程的精细化检测，能够进行睡眠分期、睡眠呼吸障碍等的诊断，目前已经在国内六十多家三甲医院落地进行使用，达到了医疗级别的监测效果。

“我们现在可以证明通过毫米波这种非接触的、无感的、不侵犯隐私的，依从性非常好的这样一种检测方式，它可以去跟医院现在使用的PST贴片的监测方式，它的这个检测的效果可以达到等效。因此，也获得了中国药监局的医疗器械二类器械的认证。”

通过这个案例，英飞凌向向整个市场展示了，使用毫米波雷达去实现非接触的生命体征监测，使用非常容易，且成本低廉，依从性也非常好，通过这种技术革新实现智慧医疗的真正落地。

“然后其他的从业者就会跟进，大家就会一起把这个市场做开做大，让传感器能够给人类带来更好的一个生活和方式，对这个是我们的引领作用。”

英飞凌与中国本土客户合作的第二个方面，就是赋能用户的产品创新，通过英飞凌的高性能芯片和合作伙伴的算法，共同去设计创新的功能模组、单元，最终这些模组、单元应用在终端用户的产品中，为客户节省大量的资金投入和设计时间，加速客户的产品上市，这是英飞凌服务中国本土客户、服务中国企业的另一个重要的方面。同时，通过引领性的创新产品解决方案、赋能用户的产品创新，英飞凌与许多国产企业一起，近30年来推动着中国物联网与数字化产业的发展。结语作为全球功率系统和物联网领域的半导体领导者，英飞凌尤其以功率半导体知名。围绕汽车电子、泛消费电子领域，英飞凌在传感器领域也拥有丰富的产品线，以传感器为感知前端，形成完整的产品解决方案。在本次专访中，我们也能看到英飞凌公司强劲的创新能力，通过与许多合作伙伴的努力，应用英飞凌的高性能传感器，创造出双模3D ToF传感器模组、音频变焦方案、毫米波雷达非接触式生命体征监测等等众多创新感知方案，引领行业的发展。这也值得国产传感器企业思考和学习，单个传感器下游企业应用困难，或者下游企业根本不知道这个传感器能用在哪里，用在什么地方，如何与合作伙伴一起将传感器用起来，创造更多的智慧生活场景，或许才是未来的发展关键，也是当前国产传感器企业的发展困境。

审核编辑 黄宇