微訪談：Chirp Microsystems聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官M(fèi)ichelle Kiang

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，得益于新應(yīng)用，尤其是消費(fèi)類和醫(yī)療市場的新應(yīng)用，超聲波模組市場預(yù)計(jì)將在未來五年迎來爆發(fā)式增長。2017年~2023年期間，超聲波模組市場的復(fù)合年增長率（CAGR）預(yù)計(jì)可達(dá)18%，市場規(guī)模將從2017年的20億美元增長至2023年的60億美元。從技術(shù)角度來看，目前的超聲波模組市場幾乎完全由體壓電換能器主導(dǎo)。在Yole最新發(fā)布的《醫(yī)療、工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用的超聲波傳感技術(shù)》報(bào)告中，解釋了超聲波換能器生態(tài)系統(tǒng)將如何發(fā)展，以及微機(jī)械超聲波換能器技術(shù)將如何迅速滲透整個(gè)超聲波市場。

微型化、低成本和集成化是超聲波換能器的主要驅(qū)動(dòng)因素，這也解釋了為什么來自半導(dǎo)體行業(yè)的新技術(shù)如此受歡迎。Yole分析師近期有幸采訪了目前主要的超聲波傳感器廠商Chirp Microsystems的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Michelle Kiang。Chirp Microsystems開發(fā)了一種基于壓電微機(jī)械超聲波換能器的創(chuàng)新技術(shù)。讓我們一起了解Michelle Kiang對(duì)超聲波傳感器市場的獨(dú)到見解。

Yole：請(qǐng)您簡單介紹一下Chirp Microsystems（以下簡稱Chirp）公司及其發(fā)展歷史。

Michelle Kiang（以下簡稱MK）：Chirp基于美國加州大學(xué)伯克利分校傳感器和執(zhí)行器研究中心（BSAC）的早期研究和專利，創(chuàng)立于2013年。創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了全球首款MEMS超聲波飛行時(shí)間（ToF）傳感器CH-101，并在2016年CES消費(fèi)電子展上發(fā)布了這款產(chǎn)品。此后，我們開發(fā)出了第二款ToF傳感器CH-201，能夠提供更廣的探測范圍（5m），覆蓋房間的感知能力可以滿足機(jī)器人、無人機(jī)及其它物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的應(yīng)用需求。

同時(shí)，我們還開發(fā)了一款完整的軟硬件解決方案，可以實(shí)現(xiàn)高精度、超低功耗的六自由度控制器跟蹤，可用于VR/AR/MR（虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/混合現(xiàn)實(shí)）系統(tǒng)，這款產(chǎn)品我們?cè)?017年CES展上進(jìn)行了展示。此外，我們打造了世界級(jí)的供應(yīng)鏈，確保我們能夠?yàn)榇笠?guī)模消費(fèi)電子應(yīng)用穩(wěn)定出貨超聲波ToF傳感器。在2018年初，我們被TDK收購，與InvenSense、ICSense、EPCOS和Tronics等其它MEMS產(chǎn)業(yè)耳熟能詳?shù)墓疽黄?，成為TDK傳感器系統(tǒng)業(yè)務(wù)公司的一員。

Chirp壓電微機(jī)械超聲波傳感器

Yole：Chirp的技術(shù)基于壓電微機(jī)械超聲波換能器（PMUT），請(qǐng)您介紹一下該技術(shù)，及其相比競爭技術(shù)的優(yōu)勢。

MK：超聲波ToF傳感器能夠在各種不同的環(huán)境中提供最佳的范圍感知性能，因而廣泛應(yīng)用于汽車和工業(yè)應(yīng)用。Chirp是第一家基于微機(jī)械超聲波換能技術(shù)推出超聲波傳感器的廠商。我們選擇壓電方案（PMUT）是因?yàn)槲覀兊哪繕?biāo)是在需要大振幅的空氣中運(yùn)行。在空氣中運(yùn)行的電容式方案（CMUT）需要大的電容間隙，因此需要高電壓（通常超過100V），而PMUT能夠在低電壓下工作。

在目前的市場中，我們通常會(huì)看到與紅外（IR）ToF傳感器的比較。相對(duì)于紅外ToF，超聲波ToF的優(yōu)勢包括：可在陽光直射下工作，更低的功耗（超聲波ToF為數(shù)十個(gè)微瓦，而紅外ToF需要數(shù)十個(gè)毫瓦），以及更大的視場，僅需一個(gè)超聲波ToF傳感器便能提供高達(dá)180°的視場。這對(duì)于許多市場的不同產(chǎn)品很重要，例如智能家居、智能手機(jī)、可穿戴以及機(jī)器人等。Chirp的壓電MEMS超聲波換能器能夠在一個(gè)微型封裝中提供遠(yuǎn)距離、低功耗的傳感性能，使產(chǎn)品能夠精確感知三維世界中的位置信息。

結(jié)合Chirp的嵌入式軟件庫，這些傳感器能夠大幅提高VR/AR、智能手機(jī)、可穿戴、機(jī)器人和占用探測的用戶體驗(yàn)。

三種超聲波換能器技術(shù)

Yole：我們經(jīng)過研究分析，看到來自消費(fèi)類（指紋傳感）和醫(yī)療（手持系統(tǒng)）市場的新應(yīng)用，令CMUT和PMUT技術(shù)都有著光明的市場前景。

MK：目前，Chirp專注于空氣中運(yùn)行的超聲波ToF傳感器，或消費(fèi)電子應(yīng)用的“空氣耦合”超聲波傳感器。雖然我們的傳感器技術(shù)可以應(yīng)用于消費(fèi)類以外的領(lǐng)域，但我們目前正忙于解決客戶為ToF傳感器找到的現(xiàn)有應(yīng)用。與此同時(shí)，InvenSense正在開發(fā)使用PMUT技術(shù)的指紋傳感器，該技術(shù)也來自加州大學(xué)的同一研究團(tuán)隊(duì)。

Yole：年初Chirp被TDK收購了。在您看來，和TDK的整合對(duì)Chirp有何影響？

MK：我們看到了和TDK存在的巨大的協(xié)同效應(yīng)，因此決定加入TDK，例如，它們的壓電材料和傳統(tǒng)超聲波換能器技術(shù)，MEMS傳感器產(chǎn)品線（運(yùn)動(dòng)傳感器和麥克風(fēng)等），以及它們?cè)趥鞲衅魅诤宪浖矫娴暮诵母偁幜Α２①徍?，通過整合我們的后端和供應(yīng)鏈，利用TDK深厚的經(jīng)驗(yàn)和廣泛的銷售渠道，我們大幅加速了產(chǎn)品的規(guī)模量產(chǎn)。

Chirp壓電超聲波傳感器與鉛筆的對(duì)比

Yole：請(qǐng)您介紹一下Chirp壓電MEMS超聲波器件的未來應(yīng)用。

MK：在我們的產(chǎn)品規(guī)劃路線圖上，將逐步引入感知距離更遠(yuǎn)、尺寸更小，片上信號(hào)處理能力更強(qiáng)大的新傳感器。我們現(xiàn)在合作的客戶已經(jīng)包括VR/AR、智能家居、智能揚(yáng)聲器、無人機(jī)、機(jī)器人以及移動(dòng)計(jì)算設(shè)備等。Yole：在您看來超聲波市場未來幾年將如何發(fā)展？MK：我們預(yù)計(jì)很多紅外ToF傳感器和傳統(tǒng)超聲波傳感器的用戶，未來都會(huì)選擇我們的MEMS超聲波ToF傳感器。除了ToF傳感，在超聲波領(lǐng)域還有很多有趣的應(yīng)用，從空中能感受到的觸覺，到定向揚(yáng)聲器的參數(shù)音頻。超聲波頻段是不受管制的頻段，目前沒有太多人使用。我們看到很多機(jī)會(huì)將超聲波頻譜用于新應(yīng)用。Yole：除了超聲波，Chirp的技術(shù)還能用于其它應(yīng)用嘛？

MK：大體來說，我們是為聲學(xué)器件制造壓電MEMS，因此作為基礎(chǔ)技術(shù)，它可以用于很多其它聲學(xué)應(yīng)用。不過，在超聲波產(chǎn)品線我們已經(jīng)看到了非常巨大的應(yīng)用前景，因此我們暫時(shí)還沒有足夠的時(shí)間和資源去投入其它應(yīng)用。

Yole：您還有其它為讀者補(bǔ)充的嗎？

MK：Chirp是自InvenSense和SiTime等大約十年前興起的無晶圓MEMS先驅(qū)之后創(chuàng)立的首批“MEMS 2.0”企業(yè)。隨著全球MEMS供應(yīng)鏈的高度成熟，我們認(rèn)為現(xiàn)在對(duì)于其它MEMS廠商來說時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，跟隨我們的高效資本模式，將更多的新產(chǎn)品引入市場。