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    超低功耗 申矽凌攜全新溫濕度傳感器CHT8315實現應用場景再突破
    發布時間:2022/1/26 10:24:45 | 在線投稿QQ:在線投稿

    廣袤而寂靜的森林里,危機潛藏在風吹草動之中——溫度、濕度在頃刻間的細微變化,都可能引發火災,帶來巨大損失。作為防火預警系統關鍵組件的溫濕度傳感器,擔負著最為重要的環境溫濕度感知任務,可以在火災發生甚至之前及時發出警報,讓財產和生命的損失降到最低。

    這并不是一項容易完成的工作。與相對單純的室內環境不同,室外環境下,溫濕度傳感器需考量的因素極為復雜。以供電電源為例,傳統的報警系統采用市電供電模式,過長的電線連接和復雜的安裝會降低報警系統的安全性和可靠性。為了簡化傳感器的布點安裝工作,有一些分布式報警系統轉而采用電池供電模式。但由于實時預警系統要求傳感器數據必須連續采集和上傳,由此產生了較大的工作功耗,又縮短了電池使用壽命,進而帶來高昂的電池更換維護費用。

    與森林防火場景類似的,溫濕度傳感器在智慧農業(土壤環境的監測)、工業智能制造、智慧城市、醫療器械、汽車等領域中也有著廣泛的應用。這些應用同樣對現有產品的功耗(甚至無源化)、精度和惡劣工況下的持續工作能力提出了更高的要求。

    為此,作為當前國產溫濕度傳感器技術研發的先行者,上海申矽凌微電子科技有限公司(下文簡稱“申矽凌”)于近期正式推出其全新一代數字高精度+超低功耗+寬電壓溫濕度傳感器芯片產品——CHT8315,成為傳感器實現國產替代的又一塊拼圖。

     超低功耗 申矽凌攜全新溫濕度傳感器CHT8315實現應用場景再突破

    申矽凌CHT8315實物解剖圖

    超低功耗 CHT8315應用場景再拓寬

    資料顯示,CHT8315溫度分辨率達0.03125℃,具有±0.5℃的精度,濕度分辨率可達0.02%RH,20 ~ 80%RH濕度范圍內誤差為±5.0%RH。較寬的電壓范圍1.35V-5.5V使之可以適應各種電源系統。功耗方面,在3.3V電源下以每秒采集一次溫濕度數據的頻率工作時,平均工作電流低至1.0uA(Typ.);在待機模式下,電流消耗僅為35nA(Typ.)。

    在通信接口方面,CHT8315采用了I2C/SMBus協議,最高通信速率可達3.4MHz(HSM, high-speed mode),且支持time-out功能和PEC功能,可有效保障與主機通訊的魯棒性與可靠性。芯片最多支持4種從地址設置,進一步提升了對復雜系統的適應性以及靈活性。

    據申矽凌溫濕度產品線經理汪洋介紹,CHT8315是公司繼CHT8305、CHT8305C和CHT8305E后,推出的第三代數字溫濕度傳感器系列產品,在關鍵性能指標上均有長足進步。工作電壓范圍也從2.5V - 5.5V進一步拓寬至1.35V - 5.5V。CHT8315獨特的FAST功能可實現傳感器自主溫濕度轉換,可大幅降低整體系統的功耗。

    據介紹,在FAST模式下,傳感器芯片以超低功耗自主連續采集溫濕度數據(每120s采集一次),并且與預設溫濕度高/低閾值(THIGH, TLOW, HHIGH, HLOW)進行實時比較,一旦超過/低于閾值,傳感器芯片將轉入高速連續測量模式,并通過ALERT PIN喚醒外部的MCU(微控制器)。MCU(微控制器)收到中斷后,由低功耗待機狀態轉為常功耗工作狀態。此模式尤其適用于對功耗敏感的電池供電系統。

    汪洋表示,目前來看,CHT8315在低功耗方面的性能指標和獨特設計,具有明顯的稀缺性和創新性,也因此自去年一經推出即得到客戶的好評,并已收到一定量的訂單,主要應用集中于安防以及消費電子等,另外也有一些新的應用正在拓展。

    提升國產替代 性能指標看齊國際一線大廠

    作為溫濕度傳感器國產替代的開路者之一,申矽凌此次推出的CHT8315,也為這一賽道的國產替代進程添磚加瓦。需要指出的是,與部分國產傳感器廠商僅有感應單元(transducer)等部件為自主設計不同,申矽凌的溫濕度傳感器所有部件均為自主設計,具有自主知識產權,是真正實現技術突破的產品。

    據了解,溫濕度傳感器主要分為三大部件——負責感應的感應單元(transducer)、負責將感應到的模擬信號轉換成數字信號的ADC,以及校準單元、數字接口等。

    汪洋坦言,與目前在此細分領域的傳統海外頭部玩家相比較,早期國內廠家在電路設計(即ADC)方面的確面臨一定困難。在模擬芯片領域,工程師以及經驗的積累往往是護城河所在,先入場的往往有先發優勢,這也是為何作為后來者的國內廠家難以突破技術壁壘。

    突如其來的疫情以及愈發緊張的地緣政治因素給全球半導體供應帶來了變數,但也給國內廠商帶來了入場的絕佳機會,在溫濕度傳感器上深耕多年的申矽凌正是其中是佼佼者之一,而其成功的背后,離不開對自主創新的堅持以及對產品和技術的不斷打磨。

    據汪洋介紹,公司在創立初期,由于缺乏經驗,產品的推出也并不是一帆風順的。但隨著產品不斷迭代,產品的性能、可靠性和穩定性都得到了顯著的提升,逐漸向國際一流廠商靠齊。例如CHT8315就突破性地采用了transducer與ASIC單芯片設計技術,對前代產品實現了性能的超越。

    汪洋認為,在疫情以及供應鏈安全性因素影響下,其產品優勢已經凸顯。一方面,疫情影響下,國外大廠產能持續供不應求,而中國在疫情控制上的優勢,使國內產業鏈能夠更快地恢復生產;另一方面,地緣政治因素又讓國內終端客戶出于供應鏈安全考慮,更傾向于采用本土產品。

    在這種趨勢之下,溫濕度傳感器的國產替代進程也將進一步加快!昂芏嗫蛻艉臀覀兘涣髡f,希望更多地采用國產產品,我們自己也有信心,把自己的產品做得和國外一流大廠一樣好,甚至以后比他們更好!

    市場需求爆發在即 新興應用不斷崛起

    當下無疑是國產替代最好的時代,5G、AIoT、雙碳政策正推動可穿戴、新能源汽車、智能家居等新興市場需求不斷攀升,讓溫濕度傳感器市場迎來了全新增長點。據Research and Markets預測,到2027年末,全球溫度傳感器市場將從2020年末的63億美元增長至88億美元,年復合增長率達4.8%。

    在汪洋看來,物聯網場景下,溫濕度傳感器的應用將更為廣泛,并且隨著人們生活條件逐漸提高,在舒適度上的高要求將為溫濕度傳感器帶來極大的市場!氨热缰悄芗揖討美锏膵胗變嚎醋o系統,需要對環境中的溫濕度進行監控,以保證嬰幼兒所處環境的舒適度!

    除此之外,近年來,溫濕度傳感器還逐漸在智慧農業、冷鏈等新興應用場景中被廣泛采用,汪洋坦言,實際上還有許多物聯網場景下溫濕度傳感器的應用仍然在試用、探討階段,仍待挖掘,“創新性應用層出不窮、應接不暇”,給這一市場帶來難以估算的增量。

    應用場景不斷拓寬之下,申矽凌的新客戶群體也隨之不斷增加。據汪洋透露,目前申矽凌的客戶群除了國內安防、消費電子龍頭之外,還不乏“計劃以外”的新應用客戶。舉例來說,曾有一家終端客戶向申矽凌提出了專為安全帽設計溫濕度傳感器的要求,“類似于這種需求,是過去完全想象不到的!

    另外,在工業、農業等越來越多用機器來代替人力的領域,溫濕度傳感器也有了廣闊的用武之地。例如用于數據監測的機械表,過去可能需要人力定時對數據進行記錄,以保證機器正常運轉,現在就可采用溫濕度傳感器,對數據進行自動采集并上傳至中央機房進行實時控制。

    “我們也在不斷地去和客戶做一些互動,大家一起探討未來的時候,會看到更多的一些機會,”汪洋說,“我相信隨著5G以及AIoT技術越來越成熟并被更廣泛地應用,溫濕度傳感器的應用也被進一步拓展!

    營收有望連續兩年翻番 產品線拓展進行時

    在此判斷之下,申矽凌正式設立了溫濕度產品線。除了此次推出的CHT8315以及其前代產品CHT8305/C/E外,申矽凌于2019年推出了首款支持單總線(Single-Wire)協議溫濕度傳感器CHT1305,支持Single-Wire通信發送單溫度測量、單濕度測量、溫濕度同時測量命令以及讀取測量的溫度和濕度值。

    據介紹,在一些長距離溫濕度監控場景之下,往往會存在較多的干擾問題,而CHT1305的最大亮點在于,采用Single-Wire數字接口,使其適合長距離的溫濕度探頭應用,比如冰箱、新風空調、冷鏈溫濕度監控以及溫濕度電纜等。支持2線工作模式,尤其是適合與單總線(Single-Wire)協議的溫度傳感器CT1820/B/S混接應用。

    汪洋透露,雖然公司溫濕度產品線正式成立不久,但上述三個產品已為公司貢獻了不小的營收,2021年營收就實現了同比翻番,2022預計營收再翻一番。

    對于產品線未來的具體部署,汪洋坦言,未來公司溫濕度傳感器產品線將持續加大研發投入,預計今年陸續推出至少3款新產品,來覆蓋由點到面的應用場景,包括存量市場以及增量市場,請大家持續關注。新產品始終遵循更高的精度,更小的尺寸,更低的功耗以及更高的性價比。具體到應用上,汪洋認為,目前公司仍將聚焦于服務好現有的客戶,“把能看到的客戶需求摸透”,在有一定積累的基礎上,再去確定其中優先考慮的賽道。

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  • Published at 2022/5/28 0:16:06, Powered By v1.0.0(MSSQL)