物联网刺激技术成长 打造传感器全新面貌

奥地利微电子台湾区总经理李定翰指出，在物联网的带动下，传感器的技术有了前所未有的进展。DIGITIMES摄

传感网络是物联网系统中的第一线架构，透过建置于传感器撷取设备数据，再将数据传送至上层系统，若传感数据不完整或不精确，后续环节的所有运作效率将大打折扣甚至失效，因此近年来各大厂商纷纷强化传感技术的相关研发，且针对不同应用领域推出专属产品。

奥地利微电子台湾区总经理李定翰指出，传感技术发展已有相当长的时间，过去的应用有限，因此技术发展并不快，物联网的兴起让此技术有了截然不同的面貌，以往由于应用领域固定，系统对传感器的需求并不高，只要能正常运作就可以，不过物联网的应用多元，传感器也就必须印应系统需求而有特别设计，以色彩传感器来说，过去仅需要分辨基本的RGB，现在部分应用则需要透过频谱侦测功能侦测物质。

物联网带来的影响除了传感技术本身的精进外，外部的构造也是其一，现在物联网系统走向整合，不同传感器有可能被整合在同一封装中，而在此设计中，不同传感器在同时运作时所产生的干扰要如何解决，这都是现在的传感器厂商在设计物联网产品时，必须面对的考验。

物联网的应用都是针对特定垂直产业，如医疗、交通、制造、建筑等，奥地利微电子台湾区总经理李定翰就指出，这些领域对物联网的功能需求不同，因此系统中的零组件、模块、设备等，都会有一定程度的特殊需求；例如国土监测系统，会需要将传感器长期设置在户外，在耗电、强固性等部分就需要有特殊设计。

若应用于智能家庭设备，由于传感器需内建于家电设备中，小体积的设计需求就会高于功耗，整体来看，制造、医疗、电力等应用场域，对传感器的规格需求较为特殊。

制造业是物联网发展的重点领域之一，在工业物联网应用中，传感与RFID成为整体系统的重要技术之一，由于物联网架构中，系统必须获得真实世界的相关数据，才能进一步透过实时分析、汇整，利用人工智能推导出最佳化的生产决策。

而产线终端要让每个生产环节都能准确被追踪、纪录，就必须导入兼具低成本、体积小、易追踪多重优势的RFID无线射频标签技术方案，同时再搭配如机器视觉、各式动作传感元件辅助，取得每个加工工序的执行状态。

在此同时传感器也持续进行优化与更新，用来越多整合进阶嵌入式运算技术的传感器相继推出，藉以追踪高速产线的加工物件实时监控与记录用途，透过嵌入式系统整合设计，也能让传感器在体积不变条件下，提供产线更进阶的传感、预先分析、与高速处理能力，同时更轻、更小、功能更强大的嵌入式系统结合多重环境传感器方案，也可大幅降低智能物件整合物联网网通技术的难度与成本。

传感器在智能工厂的另一个应用重点是机器视觉，机器视觉主要应用于制程上，对分辨率的要求相当高，过去所采用的影像传感器以CCD为主，不过近年来CMOS 影像传感器的分辨率快速提升，已然跃居机器视觉主流，各大影像传感器厂商的CCD出货量逐渐减少，龙头厂商Sony已决定从2017年起逐步CCD，专注于CMOS传感器研发。

与CCD相较，CMOS的优势在于成本低，耗电需求少，容易制造生产，早期因杂讯难以控制，只用于低价产品；近年来因新技术导入，CMOS的成像效果已逐步跟上甚至超越CCD，目前CCD在天文、低光度、动态摄影等领域仍有其优势，不过在制程检测，已为CMOS取代。

除了制造业外，医疗系统对传感器的需求也与一般应用大不相同，传感技术在医疗的应用主要用来侦测患者的生理信号，生理信号主要分成几种，包含属于生理电信号、生理化学信号、生理机械信号、生理抗阻信号、生理磁信号、生理光信号、生理声信号等，在医疗系统中又以生理电信号的使用最为广泛。

目前传感技术在医疗领域的做法可分为两种，一种是透过同一传感原理侦测多样生理指标，另一种则是透过多种传感方式侦测同一生理指标，举例来说，光体积变化描记图法是一种光学传感原理，利用LED传感器可获取人的心跳、脉搏、血氧含量等，然而心跳的传感却不只光学传感一种，还能透过电极电位的改变，记录心脏跳动，再换算成心跳率，近年来传感技术不断创新与提升，让生理指标撷取变得更容易，传感技术所提供的精确生理数据，再加上未来AI的智能化运算与分析能力，将加速医疗智能化愿景的落实。

除了上述两个领域外，3D传感技术也被看好将应用于各种领域，目前3D传感主要是应用于脸部识别，取代过去的指纹识别解锁与手机的移动支付，而随着技术的成熟，其应用越来越多元，除了手机外，长距离的户外摄影机、短距的VR眼镜、低光源如车内的人脸识别等，都是深具潜力的发展领域。

目前3D传感有两种技术，包括结构光与TOF(Time of Flight)，而VCSEL是这两这两者技术中的核心光源，高功率VCSEL雷射器可应用于3D深度传感的数据撷取，物联网也会是其一。

3D传感从环境的深浅位置判断出物体形状与距离，因此未来将被应用于车用领域，现在ADAS系统的FDW(前部碰撞预警)功能是用雷达或激光雷达侦测车体前方物体远近，未来的导入3D传感后，就可将外界物体形状信息提供给车内运算单元，判断物体种类后再决定车体动作，以此达到智能化功能。

就目前产业发展看，物联网带动的传感技术变革仍在进行中，李定翰表示，由于物联网建构目标是整体系统所产生的价值，而非像消费性领域是以单一产品的价格为考量，在此态势下，现在传感器市场也从过去的价格竞争转变为品质竞争，虽然这也对厂商带来另一种压力，不过他认为这种透过技术的精进提升系统效能，进而创造出更高价值的做法，对整体产业来说会是更好的方向。