麥姆斯咨詢：四分之三的手機(jī)都裝有Bosch加速度計(jì)，即使不是Bosch制造的加速度計(jì)，也是采用“Bosch工藝”制造的。

想讓汽車(chē)在發(fā)生碰撞前能夠自動(dòng)剎車(chē)，倒車(chē)遇到障礙物時(shí)發(fā)出蜂鳴聲，在下雨時(shí)自動(dòng)打開(kāi)雨刮器或者在碰撞過(guò)程中展開(kāi)安全氣囊，這都需要大量的傳感器。當(dāng)前大量的傳感器被用在智能手機(jī)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和航空慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，在各種智能系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，目前，盡管博世（Bosch）每天能夠生產(chǎn)400萬(wàn)顆傳感器，但隨著汽車(chē)制造商需要更多的雷達(dá)、更多的攝像頭、更多的超聲波傳感器以及更多的芯片，博世的產(chǎn)能正受到挑戰(zhàn)。例如，在2018年全球銷(xiāo)售的汽車(chē)中，平均每輛汽車(chē)上就裝有9顆博世生產(chǎn)的芯片。這就是為什么博世作為全球最大的汽車(chē)零部件供應(yīng)商，在德國(guó)德累斯頓（Dresden）建設(shè)新晶圓制造廠的原因了。

當(dāng)前不僅只有汽車(chē)傳感器市場(chǎng)在蓬勃發(fā)展，事實(shí)證明，當(dāng)大家在為汽車(chē)開(kāi)發(fā)傳感器時(shí)，其應(yīng)用范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了汽車(chē)領(lǐng)域。

以安全氣囊傳感器為例，早期大部分機(jī)械式傳感器使用磁體、鍍金感應(yīng)板和大型密封外殼。當(dāng)存在多個(gè)故障點(diǎn)時(shí)，該技術(shù)只能在碰撞超過(guò)某個(gè)預(yù)定強(qiáng)度時(shí)才啟動(dòng)措施，而且無(wú)法給出精確的加速度數(shù)據(jù)。

為此，博世開(kāi)發(fā)了單軸MEMS加速度計(jì)。博世開(kāi)發(fā)了一種可在硅片上刻蝕復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工藝——“Bosch工藝”，制造出既便宜又精確的MEMS傳感器，目前該技術(shù)已在全世界廣泛應(yīng)用。MEMS與傳統(tǒng)的傳感器相比，體積縮小了50倍，功耗降低了100倍。

早期的MEMS加速度計(jì)由固定的電極板和可運(yùn)動(dòng)的微小質(zhì)量塊組成，當(dāng)質(zhì)量塊加速時(shí)，它與每個(gè)電極板之間的距離都會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電極板和質(zhì)量塊之間的電容發(fā)生改變，以此可以精確推算出加速度數(shù)據(jù)。

隨后，博世又很快開(kāi)發(fā)出了三軸MEMS加速度計(jì)，該傳感器最初用于汽車(chē)的側(cè)翻感測(cè)。但是精確的三軸加速度測(cè)量在很多方面都很有用，例如，用于手機(jī)的橫屏豎屏切換、屏幕翻轉(zhuǎn)、游戲操控等。

您手機(jī)中的這些功能非常有可能就是利用來(lái)自博世傳感器的感測(cè)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)的。博世工作人員表示，他們生產(chǎn)的MEMS傳感器在手機(jī)中的占有率超過(guò)50%，但來(lái)自該公司網(wǎng)站上的數(shù)據(jù)更為精確和令人印象深刻：四分之三的手機(jī)都裝有Bosch加速度計(jì)，即使不是Bosch制造的加速度計(jì)，也是采用“Bosch工藝”制造的。

深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)（DRIE）徹底改變了MEMS行業(yè)，從本質(zhì)上講，它使得像硅這樣的硬質(zhì)材料，能夠被刻蝕成深而精細(xì)的結(jié)構(gòu)。

MEMS專家、傳感器技術(shù)公司Sensic的創(chuàng)始人Chang Liu表示：“我們都知道用刀切奶酪很容易，但是切石頭就很困難。博世發(fā)明的‘Bosch工藝’使切石頭像切奶酪那樣輕松，所以博世成為了改變傳感器產(chǎn)業(yè)游戲規(guī)則的領(lǐng)導(dǎo)者，使得MEMS應(yīng)用大放異彩！”

盡管以MEMS加速度計(jì)為代表傳感器的制造并不是非深反應(yīng)離子刻蝕不可，但該技術(shù)使得復(fù)雜的MEMS能夠大規(guī)模生產(chǎn)且成本更低，從而推動(dòng)智能手機(jī)市場(chǎng)得以大規(guī)模發(fā)展。雖然開(kāi)發(fā)它的初衷是為了生產(chǎn)更便宜的安全氣囊傳感器，但它已擴(kuò)展到從智能手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）應(yīng)用到任天堂（Nintendo）Wii等各種應(yīng)用。

汽車(chē)傳感器的規(guī)?；a(chǎn)推動(dòng)博世涉足智能手機(jī)行業(yè)，正是得益于汽車(chē)行業(yè)的高安全性和耐用性標(biāo)準(zhǔn)，博世能夠?qū)⒛抗獠粩嗤断蛐率袌?chǎng)。

目前，一支由15人組成的團(tuán)隊(duì)正在為博世開(kāi)發(fā)第一款 “空中出租車(chē)”。雖然這個(gè)市場(chǎng)尚存爭(zhēng)議，一些玩家放棄了空中出租車(chē)計(jì)劃，但很多人認(rèn)為這具有巨大的長(zhǎng)期潛力。

負(fù)責(zé)《航空周刊》科技報(bào)道的Graham Warwick介紹：“所有的市場(chǎng)調(diào)研都預(yù)測(cè)空中出租車(chē)將是一個(gè)龐大的市場(chǎng)，但存在許多障礙需要克服?！?/p>

研究預(yù)測(cè)，如果空中出租車(chē)能夠滿足安全、安靜、廉價(jià)、符合航空法規(guī)，那么它的潛在市場(chǎng)將是非?？捎^的。例如，據(jù)NASA的一項(xiàng)研究預(yù)測(cè)，在“最理想情況”下，該市場(chǎng)將產(chǎn)生5000億美元的營(yíng)收。作為參考，美國(guó)航空業(yè)的年收入為1500億美元。這就不難看出為何博世這么早就參與進(jìn)來(lái)了。

該公司在航空領(lǐng)域的第一個(gè)項(xiàng)目是小型傳感器盒。制造一輛實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、緊湊的空中出租車(chē)的諸多問(wèn)題之一是，載人的飛行器通常都包含慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）。在任何自動(dòng)駕駛應(yīng)用中，INS具有雙重保障作用，即使GPS和其他外部導(dǎo)航系統(tǒng)處于離線狀態(tài)，INS仍可讓飛機(jī)知道其位置和航向。

商用飛機(jī)也配有INS，但存在三個(gè)大問(wèn)題：體積龐大、價(jià)格昂貴且耗電量大。典型的INS單元為長(zhǎng)度幾英尺的盒子，成本約為80000美元。對(duì)于小型的電動(dòng)空中出租車(chē)，這么大的INS盒子是沒(méi)有辦法使用的。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，博世的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種傳感器盒原型，該傳感器盒主要使用來(lái)自汽車(chē)上的MEMS和其它傳感器。這些傳感器在精度、冗余、漂移和耐用性方面，達(dá)到或超過(guò)了當(dāng)前的航空標(biāo)準(zhǔn)，而且重量?jī)H約為300克。假設(shè)空中出租車(chē)達(dá)到足夠的生產(chǎn)規(guī)模時(shí)，該傳感器盒的目標(biāo)價(jià)格為10000美元。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該公司將其在動(dòng)力總成控制技術(shù)、MEMS、自動(dòng)化操控和安全系統(tǒng)方面的專長(zhǎng)視為向新興行業(yè)提供不同技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)。Warwick表示，雖然汽車(chē)級(jí)零件在航空領(lǐng)域的應(yīng)用并不普遍，但汽車(chē)傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展與航空旅行的大眾化趨勢(shì)將會(huì)在合適的契機(jī)點(diǎn)相遇。

Warwick說(shuō)：“我們必須認(rèn)識(shí)到，自動(dòng)駕駛汽車(chē)正在將汽車(chē)（零部件）的安全性能提升到接近航空級(jí)的安全水平?！笔聦?shí)上，一些航空航天技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了自動(dòng)駕駛汽車(chē)軟件開(kāi)發(fā)中。

他說(shuō)：“汽車(chē)制造商所使用的軟件認(rèn)證和軟件編寫(xiě)規(guī)則與航空航天業(yè)完全相同?！比绻?chē)供應(yīng)商和公司可以向監(jiān)管機(jī)構(gòu)證明，這些傳感器、引擎管理系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)符合航空標(biāo)準(zhǔn)，那么他們將有機(jī)會(huì)進(jìn)入該市場(chǎng)?！?/p>

不過(guò)要明確的是，博世公司長(zhǎng)期以來(lái)一直采取“全力以赴”的戰(zhàn)略。雖然對(duì)這些巨頭公司而言，是不會(huì)錯(cuò)過(guò)下一個(gè)熱門(mén)事件的。但是，博世此次公開(kāi)談?wù)撍麄冋谔剿鞯男率袌?chǎng)，實(shí)屬罕見(jiàn)，值得大家關(guān)注。

因此，回顧一下，在每輛汽車(chē)中用了9顆博世半導(dǎo)體芯片，大多數(shù)智能手機(jī)至少含有1顆，在洗碗機(jī)等其他消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品中也有很多，還有一些用在飛行汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)。很顯然一天400萬(wàn)個(gè)是無(wú)法滿足的。

由于大多數(shù)供應(yīng)商協(xié)議都需要兩個(gè)生產(chǎn)來(lái)源，因此，400萬(wàn)僅占每天生產(chǎn)的博世品牌傳感器數(shù)量的一半，剩余的都是授權(quán)合作伙伴制造的，但這仍然無(wú)法滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

因此，博世投入了10億歐元（合11億美元）在德累斯頓建立了新的晶圓制造廠，這是博世有史以來(lái)最大的單筆投資。德累斯頓工廠將使博世的傳感器產(chǎn)量翻一番，但據(jù)目前市場(chǎng)預(yù)測(cè)表明，這仍然不夠。幸運(yùn)的是，在德累斯頓工廠旁邊有一個(gè)停車(chē)場(chǎng)，它的大小剛好可以用來(lái)建設(shè)晶圓制造廠，并將整個(gè)工廠的產(chǎn)量再增加一倍。

晶圓尺寸決定了一切，博世在德累斯頓將建成一座300mm晶圓廠，比在羅伊特林根（Reutlingen）的150mm和200mm晶圓制造中心規(guī)模更大。晶圓的面積越大，意味著你可以制造的半導(dǎo)體芯片更多。由于整片晶圓是同時(shí)加工的，更大的晶圓允許你生產(chǎn)更多的半導(dǎo)體芯片以及采用更小的半導(dǎo)體特征尺寸。

這也意味著德累斯頓工廠可以以更低的價(jià)格生產(chǎn)更多的傳感器，助力汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，并且能夠釋放博世工廠的產(chǎn)能，為智能手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）游戲等更多應(yīng)用提供MEMS加速度計(jì)。有意思的是，所有的這一切均起源于當(dāng)初希望使安全氣囊傳感器更小的一件發(fā)明專利。