傳感器技術促進了物聯網的發展和普及，而人工智能為機器諸如了學習和思考的能力，使得人類社會真正開始跨越自動化技術，進入新的廣泛使用人工智能時代。而人工智能技術需要機器設備具有更為強大的信息感知和搜集處理能力，因此傳感器技術就需要不斷創新以適應未來發展的需求。
人們借助傳感器架設起真實世界和數字世界間的橋梁，隨著傳感器技術的進步，數字世界被勾勒得愈發真實?，F在這個日益龐大得人工數字元世界也在給予我們越來越多的回饋，從個人的衣食住行，到工業、醫療，城市運轉，透過傳感器搜集到的大量關鍵數據，我們享受到了更多更好的服務，生活變得更加舒適便捷，自然環境得到改善，安全感不斷增強。
技術發展趨勢
經過多年的發展，如今世界上的傳感器種類成千上萬，根據人們數據采集的要求，源源不斷提供各種不同類型數據。在綠能、效率以及智慧化的要求下，傳感器的進化也向著小型、全面和更強大功能和性能的方向演進。歸納起來有如下一些技術發展趨勢
1. 更加微型：
電子產品向小型化、便攜化發展，設備內部空間不斷縮小，更小的微型傳感器成為技術方向之一。
例如越來越小的MEMS傳感器，通過 MEMS 技術和先進的制造工藝，制造商已經可以將傳感器的機械部件和電子電路集成在一塊芯片上，大大減小傳感器的體積和重量。例如，MEMS 加速度計、MEMS 陀螺儀等已經廣泛應用于消費電子、汽車電子等領域。
示例產品：全新混合型ToF解決方案
英飛凌科技與設備制造商歐邁斯微電子(OMS) 和 ToF (飛時測距) 湃安德科技(pmdtechnologies) 合作，開發出一種新型小尺寸高分辨率攝影機解決方案，可為新一代智能消費型機器人提供更強大的深度感應和 3D 場景理解能力。這一全新混合型 ToF 解決方案結合了兩種深度感測概念，有助于大幅降低智能機器人的維護工作量和成本。
全新混合型ToF解決方案
REAL3™ 柔性 ToF 成像器技術可將既有的高分辨率 iToF 泛光照明和 dToF 遠距離點光源照明整合到單個混合 ToF 攝影機中。多年來，這種高分辨率技術一直被用于「看見」機器人運動路徑上的小型物體并且繞開?，F在，透過添加精確的遠距離光斑數據，還可以創建周圍區域的精確 3D 地圖，實現智能路徑規劃體驗，賦能新一代機器人吸塵器。
這一全新解決方案取代了安裝在頂部的雷射測距儀（LDS），從而將機器人吸塵器的高度降低了20%-30%，使得機器人得以進到離地面間隙較小的家具下方進行清潔?；旌闲?ToF 攝影機的尺寸僅為 31x16x8 mm，所需的空間更小，可優化測繪和避障功能?；旌闲?ToF 取代了多個傳感器且無需安裝會逐漸磨損的活動組件，從而降低系統成本和運作成本。
該解決方案易于部署，能夠為客戶提供友善的使用體驗。此一體積精簡的混合型 ToF 解決方案用途廣泛且堅固耐用，能夠很好地滿足機器人吸塵器、商用機器人、空氣凈化器、尺寸測量等各行各業對移動消費型機器人設備不斷增長的需求。
2. 更加智慧：6軸慣性測量單元（IMU）
智慧傳感器的發展速度遠超其他類型的傳感器，因為這類傳感器不僅具有傳統的感知能力，還有數據處理、自行校準、調節等功能，在系統層面降低了開發和使用的門坎。如智能溫度傳感器可以根據環境溫度的變化自動調整測量參數，提高精度；在工業應用中，智慧壓力傳感器可以對測量資料進行實時分析，及時發出警報，避免嚴重事故。在智能家居系統中，智能傳感器可以收集室內環境數據，人工智能算法根據這些數據自動調整家電的運行狀態，實現智能化的家居控制。
示例產品：
意法半導體（ST）6軸慣性測量單元（IMU）ISM330BX
意法半導體（ST）6軸慣性測量單元（IMU）ISM330BX 整合邊緣AI處理器、傳感器擴充模擬集線器和Qvar電荷變化偵測器，并提供長期產品生命周期，適用于設計高效能工業傳感器和運動追蹤器。
新款IMU內建一個3軸陀螺儀和一個3軸加速度計，采用低噪聲架構，帶寬高達2kHz，適用于機床工況監測中的振動感測。ISM330BX亦整合了意法半導體的邊緣處理引擎，其包含機器學習核心 (MLC)、人工智能（AI）算法和有限狀態機（FSM），可減輕主處理器的運算量并降低系統功耗。該IMU還嵌入了意法半導體的3D方向追蹤傳感器融合低功耗（Sensor Fusion Low-Power，SFLP）算法，可提升機器人和智能安全帽等應用的效能。透過自適應自配置（ASC）功能，該傳感器還可自動實時優化裝置，以取得最佳性能和功耗。
ISM330BX的自主功能可以降低IMU單元和主機系統之間的數據傳輸量，并減輕主處理器的運算工作量，確保低延遲和低功耗。整合的模擬集線器可將外部模擬傳感器直連到邊緣處理引擎，進行數據過濾和AI 推理，為高效能的系統整合提供了更多機會。ISM330BX 的諸多節能功能可幫助工程師打造創新的工業傳感器等電池供電的智慧設備，升級現有的工業資產，使其變得更智慧，并準備迎接工業 5.0的來臨。
3. 高度集成
當今傳感器的許多應用場景中，需要同時測量多種數據。因此，設計制造高集成度的多項功能傳感器將會成為研發人員努力的方向之一。比如在智能家居應用中，溫度、壓力、濕度、氣體濃度等多個參數的同時測量的設備正在進入更多家庭。此外，在工業自動化、環境監測、醫療健康等領域具備多種傳感能力的高集成度傳感器也有廣泛需求。例如，在目前工業應用比較熱門的設備預測性維護中，多功能傳感器可以同時監測設備的溫度、振動和壓力等參數，為設備的故障診斷提供快速準確的信息。
示例產品：電化學傳感器解決方案
安森美面向工業、環境和醫療應用的下一代電化學傳感器解決方案
CEM 102 模擬前端（AFE） 為生物化學、空氣質量、氣體和多種有害化學物質的測量提供超高精度和超低功耗
CEM102，能以超低的電流實現超高精度的電化學感測。CEM102 外形小巧，且具備業內超低功耗，工程師采用它能夠為工業、環境和醫療應用如空氣和氣體檢測、食品加工和農業監測以及醫療可穿戴設備如連續血糖監測儀等創建小巧的多用途解決方案。
從生命和環境科學到工業材料和食品加工，測量化學物質可以為提高安全性、效率和認知提供更有價值的參考信息。在實驗室、采礦作業和材料制造中，電化學傳感器如電位計或腐蝕傳感器是提供生產系統回饋和管理危險物質的重要工具，不僅確保了流程的正常運行，還保障了員工和操作的安全。
CEM102支持創建極小且超低功耗的解決方案，是依賴電池供電的電化學傳感器應用的理想之選。便攜式氣體檢測等工業安全設備，可在工人身處偏遠環境或需要移動時提醒他們注意潛在危險 。
CEM102 被設計用以與 RSL15 Bluetooth® 5.2微控制器配合使用，RSL15提供行業功耗最低的藍牙低功耗技術。作為一個完整的電子解決方案，它使生物傳感器和環境傳感器能精確測量化學電流，同時以超低系統功耗和寬電源電壓范圍運行。這兩個組件的無縫整合、緊湊的尺寸和業界領先的能效，在使設備更小和確保其持久運行方面發揮著至關重要的作用 - 而這正是電池供電解決方案的關鍵因素。
4. 生物相容能力：
在醫療健康領域，生物兼容性傳感器在醫療健康領域的應用越來越廣泛。如，貼合人體組織的傳感器可為運動人士提供準確詳實的運動過程數據；可植入式傳感器可以長時間監測人體的關鍵生理參數，如心臟活動、血壓、血糖等，觀測、預測身體突發狀況，為及時救治提供寶貴時間。
示例產品：體溫監測技術
艾邁斯歐司朗宣布，與greenteg攜手推出的CORE傳感器為耐力運動領域帶來新變革：其體溫監測技術已成為全球鐵人三項運動項目的關鍵支持技術。
這項創新的核心在于greenteg經過認證的CALERA熱通量傳感器和算法。這些傳感器可以輕松整合到智慧可穿戴設備中，具有廣泛的應用前景。而CALERA傳感器技術與艾邁斯歐司朗先進的AS6221數字溫度傳感器在CORE設備中完美結合，為耐力運動員提供了可靠的數據和洞察能力。憑借其創新設計，這款輕巧緊湊的可穿戴設備能夠幫助運動員調節體溫，有效降低體溫過熱風險，協助他們發揮最佳運動表現。
采用core傳感器的方案的Gustav Iden奪冠照片
Gustav Iden是2022年夏威夷科納鐵人三項世錦賽冠軍，同時也是2019年和2021年鐵人三項70.3世錦賽冠軍得主：他在2022年鐵人三項世錦賽上身上佩戴著配備艾邁斯歐司朗溫度傳感器的CORE可穿戴設備。
經過多年深入的實驗室測試，CORE的熱疲勞指數公式得到進一步優化，可以更準確地反映身體的熱疲勞情況，并為此引入更易于理解的熱區概念。這些熱區是利用艾邁斯歐司朗溫度傳感器測量的溫度數據，由皮膚溫度和核心溫度之間的關系確定的
CORE中嵌入的艾邁斯歐司朗AS6221數字溫度傳感器是全球精確度極高的皮膚溫度傳感器，以超高的精確度著稱，最大誤差僅為±0.09℃。該傳感器采用小型晶圓級芯片封裝（WLCSP），尺寸僅為1.5mm×1.0mm，同時功耗極低，成為CORE等可穿戴設備的理想選擇，保證佩戴的舒適性和靈活性。它由小型輕便電池供電，以每秒4個采樣點的速度測量時，工作電流僅為6µA，續航時間長，可以輕松滿足頂級運動員的需求。
AS62221產品圖片（圖片：艾邁斯歐司朗）
5. 可靠性與高性能兼顧
提高傳感器的精度是研究人員和用戶一致的目標，在一些對測量精度要求極高的領域，通過采用先進材料，優化結構設計和信號處理算法，可以提高傳感器的測量精度，滿足這些領域對高精度測量的需求。比如在醫療健康領域，對于人體關鍵參數的搜集精度就在不斷提高，可穿戴設備對于心率、血壓的非接觸測量準確度在這幾年中得到大幅度提供，研發人員甚至已經在優化非接觸血糖測試的精度問題。同事，高精度意味著高價格，這也是研發設計人員正在努力的方向之一，性能與成本的平衡。
可靠性問題主要是那些在惡劣的工作環境下工作的傳感器，如高溫、高壓、強腐蝕等環境中，傳感器都要具有高可靠性和穩定性，以保證長期正常工作。
示例產品：多信道遠程溫度傳感器
Microchip多信道遠程溫度傳感器 MCP998x
Microchip MCP998x系列是單一供貨商提供的最大車規等級遠程溫度傳感器產品組合之一。
熱管理是汽車設計的重要課題，但與許多其他組件相比，多信道遠程溫度傳感器的選擇明顯不足。為填補這一空白，Microchip Technology Inc.推出MCP998x系列10款車規等級遠程溫度傳感器。MCP998x系列是業內最大的車規等級多信道溫度傳感器產品組合之一，可在較寬的工作溫度范圍內實現 1°C 的精度。該組件系列中有五款傳感器具備無法被軟件覆蓋或惡意禁用的關機溫度設定點。
該產品系列擁有多達五個監控通道以及多個警報和關機選項，可支持監控一個以上熱敏組件的系統。遠程傳感器還整合了電阻誤差校正和貝塔(beta)補償功能，無需額外配置即可提高精度。使用單個整合溫度傳感器監控多個位置的溫度，降低了電路板的復雜性和尺寸，簡化了設計，進而降低物料成本（BOM）。
MCP998x系列組件精度更高，且兼具高度可靠性，在最高125°C時仍具備2.5°C的精度，可在傳統溫度范圍的高端使用。這種耐高溫度效能使其非常適合汽車應用，因為電子組件工作溫度是汽車需要考慮的主要因素。MCP998x 傳感器專為支持 HID 燈、先進駕駛輔助系統 (ADAS)、汽車服務器、視訊處理、信息娛樂系統、引擎控制、遠程信息處理和車身電子設備（如座椅控制、照明系統、后視鏡控制和電動車窗）等汽車功能而設計。
6. 功耗更低
大量傳感器已經工作在紐扣電池或者干脆沒有電池的環境下，因此傳感器系統的功耗敏感性日益增加。降低傳感器的功耗可以延長電池的使用壽命，提升傳感器系統的生命周期。這點對于未來部署海量傳感器尤為重要，例如在邊遠地區，山區和海洋，地下等場景，人們可以更加了解地球的“脾氣”，在全球變暖的環境下，降低自然災害帶來的損失。
示例產品：智慧傳感器
意法半導體（ST）新推出之LSM6DSV32X 6軸慣性模塊（IMU），采用 2.5mm x 3mm x 0.83mm的14腳位LGA封裝，整合一個最大量程32g的加速度計和一個最大量程每秒4000度（dps）的陀螺儀，可測量高強度的動作和撞擊，包括預估自由落體的高度。新傳感器模塊目標未來新一代邊緣人工智能應用，讓開發者能夠在穿戴式裝置、資產追蹤器以及工人碰撞和跌倒警報器上開發更多新功能，同時延長電池續航時間。
意法半導體以LSM6DSV32X擴充其智能傳感器系列，該系列產品內建機器學習核心（MLC）和具備判定樹的人工智能算法。在模塊內部，機器學習核心（MLC）執行情境感知算法，有限狀態機（FSM）則負責處理動動追蹤算法，讓產品開發人員可以利用這些功能開發更多新應用，并最大限度減少響應延遲，節省電力。利用LSM6DSV32X芯片嵌入功能，可將健身活動辨識等功能的功耗預算降至6μA以下。LSM6DSV32X亦內嵌意法半導體低功耗傳感器融合（Sensor Fusion Low-Power，SFLP） 算法， 在執行3D方位追蹤算法時功耗僅30μA。透過支持自適應配置（ASC），該模塊還可以實時自主重新配置傳感器設定，以持續優化傳感器的性能和功耗。
除了加速計和陀螺儀之外，LSM6DSV32X整合了意法半導體Qvar靜電電荷變化感測功能，可處理觸摸、滑動和點擊等進階用戶接口的手勢控制功能。該模塊還包含一個模擬訊號集線器，用于采集和處理外部模擬訊號。
小結：先進國家爭相布局傳感器技術
傳感器技術的改變和進步也帶來了大量的就業和商機，使得各國政府都將傳感器技術列為資源優先分配的重點領域。
早在2010年，美國國家科學基金會每年就將大量財政預算用于發展包括傳感器相關的基礎研究項目，這使得美國再傳感器市場占據了主導地位。美國國防部將傳感器技術視為保持國家安全的關鍵技術之一，明確將傳感器硬件、量子傳感列為優先發展的技術領域進行投資。
2024年美國最新版《關鍵和新興技術清單》，傳感器技術首次進入關鍵技術前十位。具體細節包括傳感器領域方面，包括傳感器處理和數據融合、地球物理傳感、交通領域傳感、安全領域傳感、健康領域傳感、能源領域傳感、制造業傳感、建筑領域傳感、環境領域傳感等。在，【半導體和微電子】類目中，CMOS技術、微機電系統（MEMS）和納機電系統（NEMS）等傳感器芯片制造技術也被列入關鍵技術清單。。
歐盟委員會批準了一個名為“IPCEI ME/CT” 的項目，將提供高達 81 億歐元的公共資金，預計吸引多達 137 億歐元私人投資，總資金池有望達到 218 億歐元。這些龐大資金將投向 56 家關鍵公司，其中含 20 家傳感器公司，將開展 68 個主要項目。
德國作為先進的歐洲工業化國家，很早就提出了“工業4.0”戰略，這一戰略強調通過信息物理系統（CPS）實現制造業的智能化，以提升德國制造業的競爭力，是較早推動傳感器技術研發和創新的國家之一。德國政府通過資助相關科研項目和促進企業間、企業與科研機構間的合作，推動傳感器技術的發展。
日本是機器人技術起步較早的國家，在早期的機器人研發中積累了很多傳感器方面的技術，在“工業4.0”浪潮的推動之下，日本政府制定了一系列的產業規劃和政策，《新機器人戰略》 中，明確了傳感器技術是實現機器人智慧化的關鍵技術，日本建立了多個傳感器技術研發基地和產業園區，聚集了大量的企業、科研機構和人才，為傳感器技術的研發和產業化提供了良好的平臺和環境。
中國在COVID-19疫情爆發前，就已經著手布局追趕發達地區傳感器技術。在2019年新增傳感器公司6000多家，但是隨著疫情的爆發，市場遇冷，大量傳感器技術公司失去了成長起來的機會，這一狀況直到疫情結束才慢慢恢復。在最新發布的中國《產業結構調整指導目錄（2024 年本）》中，中國政府承諾將引導社會投資方向、政府管理投資項目，鼓勵發展多種傳感器產品，如微納位移傳感器、柔性觸覺傳感器、高分辨率視覺傳感器、可加密傳感器等具有無線通信功能的低功耗智能傳感器，同時也明確了對不同類型傳感器產業的投資和發展政策。在智慧傳感器國家重點研發計劃中，中國將重點支持傳感器的關鍵技術研發、產業化應用等方面的工作。
