過(guò)去幾年健康領(lǐng)域消費(fèi)類電子產(chǎn)品的銷量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，不管是否受到疫情的影響，人們對(duì)于身體健康的關(guān)注度越來(lái)越高。

根據(jù)ABI的市場(chǎng)調(diào)研了解到，在未來(lái)8到10年內(nèi)，市場(chǎng)對(duì)于安裝Home Healthcare（居家場(chǎng)景下的健康管理）產(chǎn)品的需求會(huì)非常高，2022年預(yù)計(jì)大概有2千萬(wàn)臺(tái)，到未來(lái)10年后，也就是2030年，就會(huì)超過(guò)1.8億臺(tái)。這也反映出一個(gè)事實(shí)，人們對(duì)自身健康狀況非常關(guān)注，而現(xiàn)在隨著科技的發(fā)展，可以通過(guò)很多傳感器收集生命體征數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化成讓自身以及家人都能看懂的結(jié)果。

行業(yè)需求推動(dòng)著智慧健康產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。在AIoT智慧產(chǎn)業(yè)鏈中，上游芯片是整個(gè)生態(tài)發(fā)展的基石，產(chǎn)品創(chuàng)新靈感和升級(jí)的落地源頭。傳感器作為智能終端信息采集的重要部件，通常開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品會(huì)從頭部半導(dǎo)體供應(yīng)鏈廠商尋找參考。英飛凌作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體與傳感器公司之一，在智慧健康領(lǐng)域會(huì)有哪些“凌”感可發(fā)掘呢？

英飛凌在傳感器方面有著多年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，具備多種傳感器研發(fā)體系，其通過(guò)模擬人體的各種感官，比如說(shuō)視覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等，從而模擬出實(shí)際環(huán)境并進(jìn)行感應(yīng)。

以前在醫(yī)療以及健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)，有很多專業(yè)的傳感器應(yīng)用于專業(yè)級(jí)健康醫(yī)療設(shè)備中。由于英飛凌傳感器在封裝、尺寸、成本，以及技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，可將其在工業(yè)上的應(yīng)用拓展到消費(fèi)類的電子產(chǎn)品。

比如在可穿戴設(shè)備中，以前大家通過(guò)智能手表來(lái)測(cè)量呼吸、心率或者步數(shù)等。現(xiàn)在也可以通過(guò)其它的載體實(shí)現(xiàn)測(cè)量，比如眼鏡、戒指，或者IoT設(shè)備等，并且這些設(shè)備也不一定要與身體接觸，某些只需放在室內(nèi)空間或者智能家居中即可測(cè)量，所以載體的類型已經(jīng)從穿戴式轉(zhuǎn)移到家居或者室內(nèi)空間中。

值此我們從英飛凌的幾款毫米波雷達(dá)（mmWave radar sensors）、3D ToF飛行時(shí)間傳感器、CO₂傳感器，一起來(lái)發(fā)掘智慧健康新“凌”感。

【雷達(dá)傳感器】

毫米波雷達(dá)的功能和特性十分強(qiáng)大，隨著毫米波雷達(dá)技術(shù)的不斷成熟及大規(guī)模量產(chǎn)化，雷達(dá)逐漸從軍工、工業(yè)、汽車等行業(yè)，發(fā)展到醫(yī)療、家居、消費(fèi)電子等市場(chǎng)，其可以感知到任何微小的移動(dòng)，包括呼吸時(shí)胸腔微小的位移，并由此可以做一些生命體征的監(jiān)測(cè)，甚至它也可以利用“存在感測(cè)”激發(fā)一些裝置系統(tǒng)，去感知它的距離、位置、速度、角度等數(shù)據(jù)信息，之后進(jìn)一步利用算法可以實(shí)現(xiàn)呼吸、心跳、手勢(shì)、追蹤人等各方面的應(yīng)用。

早在2016年英飛凌有了應(yīng)用在谷歌Pixel 4雷達(dá)傳感產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)手勢(shì)偵測(cè)等功能。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展今年新推出兩種毫米波雷達(dá)（BGT60LTR11AIP 和 BGT60TR13C ），基本上可以涵蓋很多使用的場(chǎng)景，從簡(jiǎn)單的移動(dòng)偵測(cè)到更高級(jí)的感測(cè)，提供給行業(yè)不一樣的解決方案。

【BGT60LTR11AIP】

BGT60LTR11AIP是一款基于毫米波多普勒效應(yīng)的高集成度雷達(dá)傳感器，芯片尺寸約3×7毫米，一發(fā)一收架構(gòu)，集成基帶，并采用集成天線封裝技術(shù)。在自動(dòng)模式下，雷達(dá)可以探測(cè)到距離5米遠(yuǎn)的人，水平的視角約80度，平均功耗小于5 mW（與紅外方案比較，此毫米波更敏感，誤報(bào)率更低，會(huì)大幅提升使用者的體驗(yàn)）。在SPI的模式下，外部的MCU或者PC可以提取原始的雷達(dá)數(shù)據(jù)，用于已經(jīng)開(kāi)發(fā)的自定算法。利用此方式，偵測(cè)的距離可以增加到遠(yuǎn)達(dá)10米。

【BGT60TR13C】

  BGT60TR13C的硬件架構(gòu)有別于 BGT60LTR11AIP, 是一發(fā)三收的 MMIC，并同樣采用集成天線封裝技術(shù)（AIP），尺寸為6.5×5mm，使用時(shí)平均功耗大約是20-30mW左右，使用的頻寬大于5GHz以上，解析度可以大約達(dá)到3cm。

由于是多發(fā)多收架構(gòu)，它也可以提取角度信息資料，利用一些不一樣的高級(jí)算法開(kāi)發(fā)，來(lái)實(shí)現(xiàn)手勢(shì)辨識(shí)、室內(nèi)人員的存在感知、追蹤,生命體征監(jiān)測(cè)、睡眠、跌倒、呼吸、心跳監(jiān)測(cè)等功能，以上功能可以運(yùn)用在多種場(chǎng)景中，包含智慧建筑、智能家居、TV、筆記本以及老人看護(hù)等方面。

   60GHz毫米波雷達(dá)的波長(zhǎng)相對(duì)較短，容易偵測(cè)到人體微小幅度的動(dòng)作，也很容易應(yīng)用于訊號(hào)的分析，芯片已通過(guò)了FCC認(rèn)證。國(guó)內(nèi)外都已有不少方案商、終端廠商的產(chǎn)品應(yīng)用在醫(yī)療、康養(yǎng)等健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，如清雷、Sleepiz等。

【3D ToF飛行時(shí)間傳感器】

近兩年談到智能傳感器，應(yīng)該都免不了聊到Time-of-Flight（飛行時(shí)間）傳感器。在ToF這個(gè)領(lǐng)域里面，pmd和英飛凌是行業(yè)先驅(qū)。早在2002年，pmd就已經(jīng)從事這方面的研究。2013年pmd和英飛凌正式合作之前，pmd主要專注在偏向工業(yè)的應(yīng)用。在2013年中旬英飛凌開(kāi)始和pmd合作，主要的需求是讓ToF的imager（成像器）尺寸更小、功耗更低，真正將其應(yīng)用到消費(fèi)類產(chǎn)品里面。由于英飛凌在CMOS工藝方面有多年的積累，具備良好的技術(shù)，所以在2015年宣布推出第一代的ToF imager，稱為REAL 3的成像器。并于2016年的時(shí)候推出第二代產(chǎn)品。之后該產(chǎn)品便在基于谷歌Tango標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)想手機(jī)和華碩手機(jī)上實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。到2016年，除了這幾款手機(jī)以外，還有一家美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司Lighthouse研發(fā)的一款家庭機(jī)器人，盡管后來(lái)這家公司被蘋(píng)果收購(gòu)，但它在當(dāng)時(shí)是非常創(chuàng)新地ToF傳感器用到了家庭智能終端、智能助理的產(chǎn)品中。

2018年推出的ToF第三代產(chǎn)品，于2019年榮獲當(dāng)年Vision Product of the Year產(chǎn)品獎(jiǎng)項(xiàng)，并同時(shí)在LG的手機(jī)中實(shí)現(xiàn)前視Face ID的量產(chǎn)。之后在日本的夏普手機(jī)里面實(shí)現(xiàn)兩款產(chǎn)品的量產(chǎn)，其主要是應(yīng)用圖像的增強(qiáng)，對(duì)焦和背景虛化的功能，隨后在中國(guó)某家頭部的手機(jī)廠中，不管是前視還是后視模組都安裝了ToF的應(yīng)用。

  英飛凌是ToF領(lǐng)域最早的創(chuàng)立者，同時(shí)也是在消費(fèi)類產(chǎn)品里面實(shí)現(xiàn)大量量產(chǎn)的廠商。在2021年時(shí)推出第六代的產(chǎn)品，其具備更遠(yuǎn)距離的檢測(cè)（比如說(shuō)達(dá)到10米的距離，可以適應(yīng)元宇宙的趨勢(shì)）以及更加適配AR的應(yīng)用(包括圖像功能增強(qiáng)的需要和低功耗的需要)。

  英飛凌的ToF是一個(gè)高分辨率的ToF，具備幾萬(wàn)個(gè)點(diǎn)至幾十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)。在手機(jī)上，前視主要是FaceID（人臉識(shí)別）和gesture（手勢(shì)）判斷，后視的應(yīng)用目前偏重的是圖像的增強(qiáng)，包括對(duì)焦、背景虛化的功能，在未來(lái)更有想象空間的就是AR、VR的應(yīng)用，可以做很多長(zhǎng)距離的探測(cè)等等。

  ToF還可以應(yīng)用在各種各樣的領(lǐng)域里面，如汽車上的智能座艙，所謂的Smart in-cabin sensing（駕艙內(nèi)智能感應(yīng)），包括檢測(cè)駕駛員的Face ID，以及乘客的檢測(cè)，比如調(diào)整座椅、燈光等。

從智慧健康角度來(lái)看，在智能家居/智慧人居場(chǎng)景，如養(yǎng)老院、隔離酒店，ToF可以做跌倒檢測(cè)。其原理是在跌倒的時(shí)候有一些姿態(tài)的變化，用ToF的好處是可以成一幅圖像（成像不是彩色的，不涉及到隱私）。如用RGB可能會(huì)涉及到很多隱私的信息。目前其已有落地的項(xiàng)目應(yīng)用，并正式實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。接下來(lái)會(huì)期待ToF能夠在健康和其它領(lǐng)域有更多的創(chuàng)新的應(yīng)用。

【XENSIV^TM PAS CO₂ 傳感器】

憑借MEMS技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)以及領(lǐng)先的地位，英飛凌成功開(kāi)發(fā)了以光聲光譜技術(shù)(PAS) 為基礎(chǔ)的新型二氧化碳傳感器，采用高靈敏度MEMS麥克風(fēng)檢測(cè)傳感器腔內(nèi)CO₂分子產(chǎn)生的壓力變化。這種檢測(cè)方式可以顯著減小CO₂傳感器的尺寸，與市面上一些NDIR CO₂傳感器相比，可以在最終產(chǎn)品中節(jié)省超過(guò)75%的空間。

XENSIV^TM PAS CO₂傳感器集成英飛凌自家開(kāi)發(fā)的光聲傳感器（包含MEMS麥克風(fēng)、紅外源和光學(xué)濾波器）、MCU，以及用于驅(qū)動(dòng)紅外源的MOSFET。其中，集成的MCU將MEMS麥克風(fēng)的輸出轉(zhuǎn)換為ppm讀數(shù)，并通過(guò)串行I2C、UART或PWM接口提供這些讀數(shù)。該傳感器的測(cè)量范圍從0ppm至32000ppm，精度為±30ppm或讀數(shù)的±3%。

由于該傳感器提供可直接讀出的ppm讀數(shù)，可實(shí)現(xiàn)表面貼裝，并且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，因而可以快速集成到各種低容量和高容量應(yīng)用中，如智能家居和樓宇自動(dòng)化設(shè)計(jì)、按需求控制的通風(fēng)系統(tǒng)、空氣凈化器、恒溫器、氣象站和個(gè)人助理等。

現(xiàn)如今我們的生活 工作中，從智能穿戴、智能家居、智慧社區(qū)到智慧城市、工業(yè) 、能源、醫(yī)療等，使用共享單車、公交地鐵、掃地機(jī)器人、刷臉支付、語(yǔ)音識(shí)別、安防監(jiān)控、實(shí)時(shí)健康等監(jiān)測(cè)，AIoT物聯(lián)網(wǎng)幾乎已是無(wú)處不在。其中，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的“起點(diǎn)”，它相當(dāng)于人類的“五官”，英飛凌XENSIV?傳感器系列產(chǎn)品可以給物聯(lián)網(wǎng)工程師/產(chǎn)品經(jīng)理們持續(xù)帶來(lái)豐富的“凌”感創(chuàng)造。

可以預(yù)見(jiàn)，擁有“感知、計(jì)算、執(zhí)行、連接、安全”AIoT五個(gè)核心環(huán)節(jié)完整布局的英飛凌，會(huì)持續(xù)用領(lǐng)先、專業(yè)的產(chǎn)品和方案，構(gòu)筑端到端的一站式物聯(lián)網(wǎng)軟硬件解決方案，從而將現(xiàn)實(shí)與數(shù)字世界完美連接在一起，讓我們的生活更便捷、更安全、更環(huán)保。

本文是物聯(lián)傳媒原創(chuàng)文章，作者梁容瑋（Alex），歡迎致電交流13828715593，轉(zhuǎn)載需經(jīng)物聯(lián)傳媒許可。