传感器的未来大趋势

 让智能的世界回到原点，传感器就在这里等候。智能的基础是感知，而传感器就是感知的入口。传感器正在向智能化、思维化、分析化和诊断化的方向发展。作为一套越来越明显的智能微系统，传感器越来越呈现出独立性，并且具有自我纠错的能力。那么，传感器将以何种能力引爆未来，推动数字化转型？
3D 传感器走向何方
3D 深度传感器技术能够建立起三维影像，充分满足人类视觉的需要。它可以采用飞行时间 ToF（飞行时间）、结构光、3D 干涉等来获取三维视觉数据。其中 ToF 传感器在手机领域备受瞩目，为一直忙于不断提升镜头功能的手机提供了兴奋点。它利用红外传感器上每个像素的激光脉冲，对外发射并反射回来的时间差，获得三维景深，形成立体 3D 模型的成像技术。

然而，ToF 镜头在手机行业却是经一次过山车的经历，“乘兴而来、扫兴而去”。2018 年它的应用达到高峰，见者有份，如三星、华为、OPPO、小米等中高端机型都配置了 ToF 镜头。当所有人都认为这是未来手机影像的发展方向时，这种手机却又突然快速的消失。就像快递小哥的身影，ToF 镜头来得快，去得也快。

原因很简单，ToF 技术缺乏刚需应用支持，没有一款广泛使用的杀手级应用能够为 ToF 镜头进一步发展提供动力。ToF 可以用来扫描物体的形状，然后自动建立一个 3D 模型。但对于普通消费者，建立了一个模型，也没有什么实际作用。带有 ToF 镜头的手机，能够用来当做尺子，但精度又不足够。再说了，拿手机当卷尺测量这事，谁会当真呢。

在当前智能世界里，任何一款硬科技，都要靠软件的同步支撑。没有软件应用，很难支撑硬件技术的迭代进步。除非元宇宙的兴起，也就是 AR / VR 应用，或许能够挽救 TOF 镜头在手机上的应用。

倒是扫地机器人可以将单线机械扫描式激光雷达，换成广角 TOF 相机，更容易形成对房间建立一个“作战沙盘”，更好地规划路径，让扫地机器人看上去没有那么傻。否则扫地机器人不是撞上桌腿，就是卷袜子和线缆，避障效果太差。但前提依然是，不能太贵。

而自动驾驶中行车环境的测距、感知、工业协作机器人的人机协同、智能物流车，也可以让 ToF 传感器真正发挥作用。但对于工业而言，ToF 传感器镜头还是太贵。从产业链的角度来看，目前 ToF 镜头的红外传感器，主要是索尼、英飞凌、安森美、德州仪器、松下等掌控，光学镜头则有大立光、浙江舜宇光学、还有瑞声科技。CMOS 图像传感器是核心部分，主要来自三家多年的恩怨对手：索尼、三星和韦尔旗下的豪威。

3D 深度传感器，在军事上则有更大的野心。美国国防部高级研究计划局 DARPA 正在开发用于军事 3D 传感技术，以方便夜间隐蔽作业。

一般而言，任何自动驾驶系统通常都需要某种形式的主动照明，才能在夜间实现自主导航。但是打开前照灯或激光雷达（LiDAR）的发射系统，都会出现辐射信号。在军用场合下，它会使敌军能够远距离探测这些车辆的存在。而 DARPA 正在尝试利用野外环境中各种有生命和无生命物体的微弱热信号，来开发 3D 视觉传感器。这项“隐形大前灯”计划，会探索环境中各种热辐射所包含的信息，因为所有物体都会散发热能。DARPA 的目标就是探索即使根据极少量的热辐射，捕捉信息，开发出无源传感器，从而生成 3D 地图以进行导航。它将大大扩展自动驾驶系统，可以隐蔽地进行运行。

声学传感器来了新面孔
声学技术最大的特点是跟其他技术的传感器相比相对便宜，可以探索各种应用。而声表面波 SAW 技术，广泛用于过滤器的信号处理，在智能手机扬声器上，大放光彩。在全球范围内，SAW 滤波器市场主要被日本企业所占据，包括村田 Murata、TDK、太阳诱电 Taiyo Yuden 是代表性厂商，合计市场份额占比达到 82% 左右。而村田一家就能占比全球近一半的 SAW 滤波器市场。国内射频滤波器企业中，深圳麦捷微电子科技算是滤波器和一体电感国产替代的排头兵，也打入到华为的供应链，2021 年收入 13 亿。

声表面波 SAW 技术相对用于低频，对温度也比较敏感，在 4G 时代占尽机会。但在高频领域，以及多信号处理要避免干涉的情况下，体声波 BAW 谐振器技术则有着更广泛的应用，它为 5G 时代和物联网时代而来。这方面，美国技术更为领先。美国 Qorvo 和德州仪器都占据优势。在这个地带，也是中国难以突破的卡脖子之疼，德州仪器还在 2019 年将这项技术用在了集成时钟功能上。随着大数据传输速度日益加快，对时钟信号有着苛刻的要求。每秒需要 18G 容量的数据处理系统 DPS，已经成了众多芯片厂商亟待解决的问题。而体声波 BAW，就可以很好地实现高频统信下的时钟技术。尽管声表面波比较便宜，但从整体技术发展趋势来看，体声波 BAW 正在取代声表波的位置，苹果手机等高端移动设备中已经开始使用。

传感器就是一个发电站
传感器有两个方向。一个是集成传感器，它跟其他设备集成在一起，共享能源的输入；还有一个是独立传感器。后者就像一个荒岛生存的鲁滨逊，它最好能够自己生存，而无需照顾。自来电，是首当其冲的挑战。

自供电的传感器正在引起广泛的关注，它非常适合远程监控、无线连接和连续监测的场合。

这往往需要部署传感器的能量采集器，这些微能量回收系统能够从太阳能、振动和热能等来产生微电流，供自己使用。换言之，一个传感器就是一个电能发电装置和储能装置。既然一辆电动车都可以是一个储能系统，为什么一个小传感器不能呢？

美国运动与动力控制系统供应商派克汉尼芬 Parker，在 2019 年以 37 亿美元收购了一家胶粘剂与振动管理设备商洛德 Lord 公司，后者一直在为航天、石化提供精准测量的无线传感器和压力传感器。汉克正在从传统的动力系统业务进行多元化扩充，尤其是要加强它旗下的工程材料部门的技术优势，以便充分迎接电气化和轻量化等新兴趋势。年销售为 11 亿美元洛德公司在涂料、弹簧、传感器硬件和传感器云方面的积累，完美地迎合了派克的需要。