氣體傳感器發展路線圖
空氣質量正成為一項重要的環境問題。污染會降低我們吸入的空氣質量，進而導致身體健康問題。例如糟糕的空氣會加重過敏和呼吸系統疾病，如引發哮喘。此外，某些日常活動可能會釋放出有害氣體，在極端情況下，類似一氧化碳的有害氣體會導致死亡。因此，氣體傳感器吸引了越來越多廠商的興趣。氣體感測並不是一項新技術，集成氣體傳感器的氣體探測設備已經應用於國防和工業安全，並形成了一個高度管制和成熟的市場。
面對空氣質量帶來的挑戰及不斷增強的環保意識，人們正在創造新的應用與機遇，包括消費類氣體傳感器，如家用設備、可穿戴設備和智能手機，或者用於樓宇、汽車的氣體傳感器，如室內/車內空氣質量監測。氣體傳感技術是一項有多種不同敏感方式組成的複雜領域。總體而言，對氣體傳感技術的選擇取決於價格、尺寸、功耗、靈敏度和響應時間。CMOS技術可以滿足減小尺寸和降低成本的需求，特別是一些將尺寸和價格定為關鍵參數的應用，因此CMOS技術在氣體傳感器領域變得很受歡迎。
基於上述背景，我們採訪了Cambridge CMOS Sensors（以下簡稱CCS）產品市場總監Paul Wilson。Wilson分享了他對氣體傳感器市場的一些看法，以及CCS如何憑藉其創新的CMOS技術成為該領域的領導廠商。
Yole Développement （以下簡稱YD）：您能簡單介紹一下CCS公司及其發展歷程嗎？
Paul Wilson（以下簡稱PW）：CCS成立於2008年，是一家行業領先的消費類應用氣體傳感器解決方案供應商。CCS產品都基於獨特的CMOS矽基智能平台，可以將其產品方便地集成於一系列用於空氣質量監測和呼吸分析的終端產品。
CCS產品的關鍵特性包括超低功耗、快速響應時間、嵌入式智能和超小尺寸。這些特性使得CCS產品很適合集成於智能手機、可穿戴設備和智能家居等設備。此外，通過使用標準化大批量半導體製造工藝，CCS的氣體傳感器解決方案具有可擴展性並且成本較低。
CCS總部位於英國劍橋，在中國、歐洲、日本、韓國、台灣和美國都擁有本地工程和商業支持。CCS是一家經ISO9001：2008認證的無晶圓廠（Fabless）半導體公司，並且已經建立了可供大批量生產的供應鏈。
YD：CCS產品在不同應用領域的商業化現狀是怎樣的？
PW：CCS擁有不同類型的產品，並且也在研發更多產品。CCS801可用於室內空氣質量監測，CCS803可用於乙醇/呼吸分析。目前，這些金屬氧化物（MOS）氣體傳感器已經進入批量生產。我們的下一代傳感器，用於室內空氣質量監測的CCS811，正在送樣，預計2016年3月份將進入批量生產。
CCS811是一款超低功耗數字氣體傳感器，將具備微加熱板處理能力的微控制器與多芯片模塊(MCM)集成在一起進行組件封裝。CCS正在為先進的多氣體傳感平台研發集成電路（ASIC），幫助更進一步的集成封裝。
YD：對CCS而言，哪類應用領域增長最快？
PW：未來五年，CCS主要的增長市場在智能家居領域，該市場已經開始採用空氣質量傳感器。由於糟糕的室內空氣質量已嚴重影響到大們的日常生活，因此空氣質量成為大家關注的重要問題。室內和建築物內成為揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）污染的源頭之一，長期暴露於高濃度揮發性有機化合物環境下，將引起嚴重的健康問題，包括神經系統損傷、癌症等。我們已經將空氣質量傳感器提供給智能手機和平板電腦一線OEM廠商評估測試，但是項目推動和產品導入過程較為緩慢。
YD：CCS的技術為何獨一無二？與其它技術相比，你們的技術有什麼優勢？
PW：我們擁有獨一無二的CMOS兼容工藝技術，該技術可以應用於不同的技術平台：金屬氧化物（MOX）或非色散紅外（NDIR）氣體傳感。非色散紅外技術不僅可以應用於氣體傳感器的紅外發射源或熱電堆探測器，也可以應用於非接觸式測溫或近接式感應。CCS提供適用於大批量消費類應用的唯一解決方案，該解決方案基於標準化CMOS技術，具有可擴展性並且申請了相關知識產權以保護技術。
可以監測當地環境的CCS微型氣體傳感器解決方案
YD：我們看到CCS的氣體傳感器已經被集成於由Atmotube研發的個人空氣質量檢測器，您可以為我們預測一下：近期將會把氣體傳感器集成到智能手機中去嗎？
PW：我們正與幾家一線和二線智能手機製造商展開洽談，並進行CCS氣體傳感器技術評估工作，但是推動他們採用CSS氣體傳感器的過程是緩慢的。我們相信強大的市場驅動力首先來自於智能家居及配套應用，然後智能手機和平板電腦可能採用CCS氣體傳感器。
YD：你們是否計劃將技術平台應用於其它類型的傳感器？如濕度傳感器或壓力傳感器？你們的技術發展路線包括組合環境傳感器嗎？
PW：我們已經展開了一些合作，如與其它半導體公司共同設計和演示應用方案，以測試CSS氣體傳感器集成於不同微控制器和無線平台解決方案的情況。CCS確實設想過將氣體傳感器與其它傳感器集成在一起，如利用濕度傳感器和溫度傳感器補償氣體傳感器的響應時間，並改善其由於環境改變而帶來的精度問題。針對不同類型的氣體，CCS目前正在研發擁有不同靈敏度和選擇性的多氣體傳感器平台，如可燃性氣體或二氧化氮（NO2）。CCS氣體傳感器也非常適合與用於室外空氣污染檢測的PM1.0或PM2.5顆粒傳感器集成在一起。
YD：根據Yole分析，MEMS技術使得傳感器尺寸減小了50%，如果將氣體傳感器進一步小型化，那麼還需要哪些進一步的舉措？3D集成技術還是晶圓級封裝(WLP)？
PW：對CSS而言，下一步舉措是將更多的功能和更多的傳感器集成到同一個封裝中，並且保持現有尺寸不變。CCS也正在研究如何進一步減小尺寸，與前一代氣體傳感器相比，CCS的下一代產品將縮減20~30%的尺寸。
YD：你們的技術適用於不同的檢測原理，包括金屬氧化物、紅外線和催化可燃傳感器，你們認為哪一類傳感器更適合於便攜式應用？
PW：這取決於終端設備類型。對於智能手機而言，紅外線解決方案是笨重且昂貴，並且需要復雜的光學元件。金屬氧化物技術雖然有漂移的缺點，但可以採用校正算法，只是通常功耗較高。CCS金屬氧化物氣體傳感器在後台模式運行時，平均功耗小於1 mW。價格永遠是最大的瓶頸，通常，一部智能手機所能接受的氣體傳感器最大預算小於2美元。
YD： CCS下一步的發展計劃是什麼？
PW：今年和未來幾年，我們計劃發布二氧化氮氣體傳感器和能檢測4種不同類型氣體的組合氣體傳感器。我們的紅外技術對其它應用而言也非常具有吸引力，如人數統計和手勢控制應用。CCS將持續關注除氣體傳感以外的新應用領域。
採訪對像簡介：
Paul Wilson，2013年12月加入Cambridge CMOS Sensors，擁有超過20年的市場、產品管理、應用和研發方面國際經驗，此前曾任職於劍橋矽晶無線電（Cambridge Silicon Radio）、歐勝微電子（Wolfson Microelectronics）、飛思卡爾半導體（Freescale Semiconductor）和飛利浦（Philips）。Paul擁有出色的原始設備製造商和原始設計製造商管理、研發經驗，並且在極具競爭的不同國際市場得以驗證，如亞洲、歐洲、中東和非洲、日本和美國市場。他的職業生涯橫跨音頻、消費、企業和手機等不同領域。
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