意法半导体推出面向工业监测、支持人工智能的振动传感器

服务于全球电子应用领域客户的半导体领导者意法半导体（STMicroelectronics），推出了一款专为工业状态监测应用量身定制的智能振动传感器。该传感器具备高精度、高可靠性和高能效的特点。

这款名为 IIS3DWB10IS 的振动传感器基于意法半导体的 MEMS（微机电系统）技术制造，并配备了智能传感器处理单元（ISPU 2.0），从而将先进的数字信号处理和人工智能（AI）推理功能带到了更靠近传感元件的前端。这一创新的结晶是一款紧凑且坚固耐用的设备，能够测量高达 200g 的振动和冲击，频率可达 10 kHz 及以上。该振动传感器将数字精准度、易用性以及高达 125°C 的宽工作温度范围融为一体，可承受恶劣环境。其设计初衷是帮助客户提高设备正常运行时间、减少计划外停机，并在各类工业环境中支持预测性维护策略。

振动分析是状态监测领域中最核心的部分，因为许多行业都依赖旋转和振荡机械来进行切割、成型、移动、冷却等工艺。通过早期发现问题（例如提前预测轴承故障）来防止设备停机，能够帮助包括汽车制造及其他制造业在内的所有行业优化生产流程。

意法半导体 MEMS 子集团 APMS 执行副总裁 Simone Ferri 表示：“我们的工业级 MEMS 振动传感器提供了高端应用所需的动态范围和带宽，并延伸了意法半导体在传感器内数字处理领域的优势。集成的 ISPU 2.0 拥有全新的硬件加速器，可实现快速的信号处理和 AI 推理，从而在降低延迟和功耗的同时，提高了对设备磨损识别的敏锐度。工业界可以期待新一代状态监测传感器的到来，这是首款能与压电传感器抗衡的瞩目替代方案，它具有重量轻、易于安装和设计、超高精度以及能效高等特点，足以支持电池供电运行。”

邦飞利（Bonfiglioli S.P.A.）首席技术官 Andrea Torcelli 说道：“IIS3DWB10IS 为我们的目标市场和环境带来了独特的性能。其高动态范围、宽带宽和耐高温能力，加之易于采用以及成本效益高、简化了的电路设计，使我们能够取代现有的压电传感器技术。此外，集成的 ISPU 2.0 处理器将复杂的信号处理和快速的 AI 推理置于传感元件附近，从而实现了更智能的系统响应。”

通过实现预测性和优先化的维护，远程状态监测使企业能够提高设备运行时间和运营效率，同时杜绝突发故障并提升安全性。据 Fortune Business Insights 的数据显示，到 2032 年，该技术的全球市场规模将超过 50 亿美元，复合年增长率（CAGR）将超过 9%。

核心技术指标与架构解析

IIS3DWB10IS 振动传感器是首款具备宽带宽和嵌入式处理能力的数字传感器，其性能满足了高端工业状态监测应用的需求，为压电传感器提供了一个极具吸引力的替代方案。

它能精确测量 10 kHz 以上的振动，拥有高达 200g 的超大动态范围，且底噪低至 35 µg/sqrt(Hz)。这与压电传感器的噪声表现相当。此外，IIS3DWB10IS 提供了同等的精度和灵敏度，同时具备数字传感的优势，包括更小的尺寸、更低的功耗、更简化的电气和机械设计，以及更灵活的计算分区。

ISPU 2.0（智能传感器处理单元）引入了全新的硬件加速器，用于在边缘端执行实时信号处理和人工智能。这些硬件加速器使常用功能的运行速度更快、能效更高。该核心支持 C 语言编程，并包含片上程序和数据 RAM。

配套的生态系统提供了软件库，便于在 ISPU 中执行典型的振动监测算法，包括快速傅里叶变换（FFT）、滤波、包络、速度烈度以及异常检测。

凭借 40 MIPS 和 40 MFLOPS 的数字信号处理能力，ISPU 2.0 的处理性能达到了上一代产品的四倍。此外，ISPU 2.0 的传感器接口与 MEMS 电路之间的数据传输速度提升了六倍。

IIS3DWB10IS 还包含一个 2048×80 位的 FIFO 寄存器和一个精密的温度传感器。

该传感器基于坚固的 MEMS 设计，支持高达 125°C 的工作温度。此外，IIS3DWB10IS 已纳入意法半导体的 10 年工业寿命保证计划。

IIS3DWB10IS 采用 4.5 mm x 4.5 mm x 1.5 mm 的 16 引脚 LGA 封装，带有可润湿侧翼（wettable flanks），便于在高品质表面贴装（SMT）组装过程中进行自动光学检测（AOI）。该产品计划于 2026 年 7 月开始上市，1000 片起订的单价为 25 美元起。