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低功耗陀螺儀現身 穿戴式感測應用更省電

文‧蘇宇庭 發布日期:2014/01/17 關鍵字:陀螺儀MEMS穿戴式ST

穿戴式裝置續航力可望再突破。在三種主要的動作感測器--加速度計、磁力計及陀螺儀中,耗電量最高的非陀螺儀莫屬,因此並非所有的穿戴式產品開發商都會導入陀螺儀,著眼於此,MEMS元件業者無不戮力開發更低功耗的陀螺儀,且近來已小有成果,讓整體慣性量測單元(IMU)更能符合穿戴式裝置對低功耗的需求。

意法半導體(ST)大中華暨南亞區類比、微機電與感測元件技術行銷專案經理李炯毅表示,由於陀螺儀的耗電量讓人望而生卻,僅有部分高階的穿戴式裝置,如智慧型眼鏡、監測激烈運動狀態的智慧型手表/手環等,才會將如此高耗電的MEMS感測器導入。

事實上,目前市面上大多數陀螺儀的平均操作電流約為加速度計及磁力計的三十倍左右。李炯毅進一步指出,通常加速度計與磁力計的操作電流約要在200微安培以內,方能符合穿戴式裝置對於超低功耗的嚴苛需求;然而,陀螺儀的操作電流約為6毫安培(mA),與加速度計及磁力計相比,耗電量驚人,因此MEMS感測器廠商無不殫精竭慮,設法將陀螺儀的功耗降至最低,為穿戴式裝置打造更為低功耗的情境感知功能,並進一步擴大開發商採用陀螺儀的比例。

據了解,目前應美盛(InvenSense)、Bosch Sensortec及意法半導體皆競相開發低功耗的陀螺儀產品。相較於先前操作電流約為6毫安培的主流陀螺儀方案,MEMS感測器廠商開發的新一代低功耗陀螺儀,其操作電流皆可降至3毫安培左右;李炯毅指出,雖然從6毫安培降到3毫安培,數字上看來是極微小的差距,但對於實際功耗的縮減卻大有助益。以意法半導體目前已開始送樣的新一代陀螺儀產品為例,其操作電流可降到2毫安培,與前一代6毫安培的方案相較,可省卻約60%的耗電量。

值得注意的是,由於加速度計是一般穿戴式產品百分之百會採用的MEMS感測器,因此意法半導體也推出將新一代低功耗陀螺儀與加速度計整合的六軸感測器方案,且因加速度計功耗為10微安培的極低耗電量,因此透過系統級封裝(SiP)將兩顆MEMS元件整合後,整體功耗仍為2毫安培左右,與單顆三軸陀螺儀相差無幾。

李炯毅透露,待單顆低功耗三軸陀螺儀及整合加速度計的六軸方案於今年正式量產後,該公司下一步即是考慮開發整合低功耗陀螺儀、加速度計與磁力計的九軸感測器方案,讓穿戴式裝置的情境感知功能更為省電。他表示,目前已有不少穿戴式裝置開發商,表達對新一代低功耗陀螺儀及六軸感測方案的高度興趣,預計2014年第二季即可看到搭載該方案的終端產品面世。

據悉,採用低功耗陀螺儀方案的穿戴式裝置,將以能提供監測及感知劇烈體感動作的功能為訴求,如須監測角速度變化的高爾夫球運動。

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