半導體SoC概念如何改變傳感器

將許多組件集成到單個芯片上，徹底改變了消費電子行業。片上系統IC代替了每個功能都有自己的集成電路（IC），而是將這些獨特的功能集成在單個管芯或基板上，以降低功耗，縮小尺寸并降低產品成本。

第一個SoC可以追溯到1970年代，當時許多組件都集成到單個芯片中，以控制新生的數字手表市場。這樣可以使手表尺寸更小，并提供足夠的電池壽命。手表問世后，計算器開始集成新的SoC，從而使設備更輕巧，更便宜。到1990年代，IC公司開始將具有DSP和其他組件的微控制器嵌入到系統級芯片中，從而推動了手持設備（游戲，樂器，電話），外圍設備和其他產品的迅速采用。通過使IC具有最高的智能性，將其與其他組件集成并在所有這些附加功能之間共享智能，電子行業進入了創新的新時代。

如今，智能手機，電視和汽車中的大多數電子產品中都有SoC。物聯網設備和嵌入式系統。將許多功能集成到單個芯片上的能力導致電子行業各個領域的高功率設備爆炸式增長，使我們的日常生活受益。SoC概念現已擴展到其他產品，例如傳感器，將推動下一波創新浪潮。

SoC –智能手機AP示例

傳感器系統：將SoC概念引入傳感器

由于大多數傳感器檢測或測量物理特性，因此尚未將其集成到IC中。充當模擬世界和數字世界之間的橋梁，并且通常取決于位置，這使得將其全部功能添加到位于中央PCB上的集成電路非常困難。但是，作為獨立的傳感器模塊，我們可以利用SoC概念來創建更高效，可靠，靈活和功能強大的新一代傳感器。

與SoC一樣，智能傳感器也不是什么新鮮事物，因為這些集成始于1970年代，是在高級IR監視和警告系統中進行的。最初由軍方委托，計算能力，組件小型化和軟件算法的進步，如今為跨行業和應用的高級傳感器模塊打開了新的大門。將微控制器或DSP集成到傳感器模塊中可使其智能化，以提供其他功能，例如自校準，自識別，傳感器數據數字化和無線通信。

如今，智能傳感器無處不在，包括家庭，汽車和工廠。我們遇到的所有情況都是：運動傳感器驅動建筑物中的照明或HVAC；距離傳感器打開或關閉攝像頭或聚光燈；濕度傳感器指示噴水滅火系統打開；警報傳感器在發生違規時發送無線通知。這是通過使基本傳感器直接與微控制器或DSP和通信模塊進行交互來實現的。集成的智能傳感器解決方案設計為比試圖將所有組件零碎結合在一起更好地工作。緊密的集成減少了延遲，更好地利用了系統資源并提高了整體性能。

智能傳感器示例

進一步發展，新的傳感器系統概念帶來了特定于應用程序或用例的高級功能，即使在現場部署傳感器后也可以對其進行調整。就像智能手機的使用模式由用戶控制一樣，傳感器中系統的使用模式可以由操作員控制，也可以基于系統事件進行控制。

與智能手機的發展并行

智能手機中的大多數計算功能由應用處理器（AP）驅動，應用處理器是控制手機許多功能（包括顯示屏，應用程序，電源和通信模塊）的極為復雜的SoC。AP非常智能。SoC會根據您對智能手機的處理方式自行構建，以優化所需功能的性能。根據您要嘗試執行的操作，它會拉出正確的工具，以便您可以盡可能高效地進行操作。

由于許多傳感器均由ASIC，微處理器，控制器或DSP供電，因此它們的結構可以靈活，智能化，以最佳方式執行不同功能，就像AP在智能手機上一樣。技術發展的方向是擁有一個可以集成到許多設備中，然后根據當前需求進行配置的傳感器。一個傳感器可以支持多種壓力范圍，而不會降低精度，并且可以根據其使用的應用程序打開和關閉各種功能。

傳感器系統：好處

將智能引入傳感器系統中可以帶來很多好處。例如，通過為多個項目采購相同的傳感器系統，您將獲得更低的庫存成本，簡化的制造和更直接的供應鏈的好處。作為制造商，您只需要擔心建立和創建一個系統的清單。由于不需要為每種產品重新配置生產線，因此可以降低庫存成本并簡化制造。此外，通過將一個傳感器用于多個目的和項目，您可以通過采購和庫存單個零件來大大降低供應鏈的復雜性。隨著業務的增長，您可以獲得規模經濟的好處。

另外，可以“動態”配置傳感器以支持各種應用和功能。通過將相同的傳感器集成到許多設備和應用程序中，工程師可以更快地設計產品。開發周期將縮短，工程師可以在整個開發階段自由優化設計，而不必更換可能會導致生產延遲的新組件。

最后，由于傳感器內系統的可定制功能，整體系統性能得到了增強。如果架構正確（例如智能手機AP），則傳感器將確保在許多使用案例中達到最佳性能。這是由于傳感器針對靈活的通用用途進行了優化（例如，在保持相同精度水平的同時支持多個壓力范圍），并且具有為某些應用開啟特定功能的能力。像SoC一樣，傳感器內置系統旨在在各種應用程序和配置中以最大能力運行。此外，由于可以部署一個傳感器解決方案來支持許多不同的產品，因此公司可以迅速推出衍生產品以擴展產品線并進一步細分其產品。