憑藉著半導體製程的快速推進與成熟發展，微機電系統（MEMS）感測器的應用規模正快速成長中，由手機產業開啟的感測器革命正在擴散與發酵，目前應用領域已遍及汽車、穿戴裝置、環保、醫療與國防等產業，未來還有物聯網等級的運用持續在發生，新的需求與發明正在不斷產生。蘋果公司（Apple Inc.）雖然不是一家生產感測器的公司，但對於感測器佈局非常早，可從蘋果的專利了解未來感測器在應用上發展的可能性。
蘋果公司於2007年6月29日推出iphone，將一些尚未被成功實現過的技術丟進了手機產品中，一炮而紅。其中，蘋果公司將陀螺儀加到手機當中，使用者觀看iPhone的螢幕內容，可以隨著需求直看或橫看，並且根據需要，自動切換功能；也使得當時的廠商嗅到商機，開始大量開發相關感測器(Sensor)的新應用。
感測器當然不是新技術，在幾十年甚至上百年前就已經出現了。從最早的手工機械式感測器、電器機械式感測器、電子式感測器、到微電子式及近年來的微機電系統（MEMS），它可是經過相當長時間的演進，在製程、尺寸、功能等多方面不斷的進化發展。感測器在2007年被賈伯斯巧妙的帶進手機的世界，這不但讓微機電系統有了明確的新應用平台，同時也讓手機進入另一個世代。
從微機電的發展，最早是1959年，理察·費曼 在加州理工學院 進行題為《底層還有大空間 》（There's Plenty of Room at the Bottom）的演講中提到。費曼在演講中提出了在原子 尺度上操縱物質的可能性以及將面臨的挑戰，至今已經超過50年。
目前的發展應用，可以參考北美智權報109《穿戴式系列報導四》淺談MEMS科技
北美智權報110《穿戴式系列報導五》MEMS與穿戴式裝置
蘋果提早佈局「感測器」 專利超過350項
說到2007年，phone劃時代功能的推出，讓人不禁想要到專利資料庫，看看蘋果公司究竟是如何發展及佈局的？感測器跟蘋果公司的關係到底有多深呢？
雖然蘋果不是一家生產感測器的公司，但約略可以從其專利佈局上，了解未來感測器在應用上發展的可能性。USPTO上以「感測器」搜尋，可以找到蘋果公司與感測器相關的專利數量，截至目前為止已有超過350篇與感測器相關的專利（如下表一所示），其中林林總總各種應用五花八門，例如，觸控、影像、運動、振動感測、資料運算、掉落感知、亮度感知等等，都在蘋果公司專利申請範圍中。
2007年以前申請的專利應該是與iphone的出現比較相關，之後專利數量逐漸增多，2010～2011年到達高峰，代表感測器的應用變廣了，卻不一定是馬上出現在最新的iphone手機上。蘋果公司不愧為一線的品牌大廠，提早佈局專利的情形相當明顯，雖然之後專利數下滑，2014年尚有28件在申請中。
表一、蘋果公司感測器相關專利數量統計表
年份
專利數
累積專利數
2000以前
10
10
2000
2
12
2001
2
14
2002
4
18
2003
6
24
2004
7
31
2005
9
40
2006
11
51
2007
44
95
2008
44
139
2009
47
186
2010
60
246
2011
57
303
2012
36
339
2013
20
359
2014
1
360
圖一、蘋果公司感測器相關專利數量統計圖 資料來源：USPTO
由圖一可以看出各式各樣感測器的應用，還是目前手機發展重要的方向。除此之外，筆者認為這是一個大趨勢，將感測器植入各式各樣的產品中，產生新的訊息傳遞與資料收集與回饋，將產品進化並產生新的使用方式。依照專利產出與產品的時間差來推估，蘋果公司專利中與感測器相關的專利數量在 2010~2011 年達到最高點，專利商品化之後，相信感測器市場現在與未來幾年將可能會有很驚人的成長。
結合感測器應用 不怕手機一摔就壞
看看專利的內容，例如，最近蘋果公司剛取得的8, 903,519 － Protective Mechanism For an Electronic Device就是一個很有趣的專利（如圖二），根據專利流程圖顯示，它是因應人們使用手機，經常會不小心摔落而產生的。專利中描述，在感測器偵測到掉落發生時，會先判斷目前的手機角度，並估計撞擊的面積，再估計產生撞擊所需經過的距離，綜合這些資訊判斷後，再決定要怎麼調整手機的角度。最主要是利用振動裝置偏於一側的馬達作動，來改變掉落中裝置的重心，藉此改變角度，讓最不容易受到撞擊傷害的部分受到撞擊，同時，保護機制還會將一些可以移動的附件彈出，以免損壞。
圖二、蘋果公司專利8, 903,519 Protective Mechanism For an Electronic Device 資料來源：USPTO
我想這是個有趣的應用，除了它是結合感測器與手機的應用外，也代表著蘋果公司著眼於改善消費者經常摔壞手機的惱人問題，但這不是解決手機摔壞唯一的方式，而是許多想法中的一個，蘋果公司偵測掉落相關的專利在2006年之前就已經出現。
另外，還記得稍早蘋果公司藍寶石供應商GTAT申請破產保護一事嗎？其實蘋果公司也在他的藍寶石專利中提到了一些防止玻璃面板被摔壞的方法，細節可以參考《蘋果iphone6真的要來了！藍寶石玻璃螢幕到底去哪了？ 》，有詳盡之說明。姑且不論藍寶石基板何時才會出現？筆者以為蘋果公司是一直朝向如何讓手機堅固耐用－摔不壞的方向前進，相信聰明的你也是有機會在這個趨勢上分到一杯羹的。
還有一個跟鞋子有關係的有趣的專利，蘋果公司2006年申請的美國專利7,911,339 Shoe wear-out sensor, body-bar sensing system, unitless activity assessment and associated methods（如圖三所示），這是一個在鞋子加上感測器的專利 ，藉由比較鞋子在使用前後感測器訊號的差異，來提醒使用者何時該更換鞋子，可見蘋果公司對穿戴式裝置的可能運用，早在2006年甚至更早就開始了，那時蘋果公司才正在忙著推出iphone呢！蘋果公司佈的這一局真是有夠早！正所謂「大軍未發，糧草先行」，不管打不打仗，先準備糧草總是不會錯的。
圖三、蘋果公司專利7,911,339 Shoe wear-out sensor, body-bar sensing system, unitless activity assessment and associated methods資料來源：USPTO
微機電系統（MEMS）感測器的應用規模正快速成長中，如圖四MEMS晶片市場預估所示，憑藉著半導體製程的快速推進與成熟發展，由手機產業開啟的感測器革命正在擴散與發酵，一日千里，目前應用領域已遍及汽車、穿戴裝置、環保、醫療與國防等產業，目前產值已在百億美元上下，除了現有領域的持續發展外，未來還有像物聯網等級的運用可能持續在發生，相信將來一定還會產生更多的需求及新應用，讓這個世界越來越有趣。
圖四、MEMS晶片市場預估 資料來源：TSensors Summit
http://cdnet.stpi.narl.org.tw/techroom/market/eeic/2008/eeic_08_036.htm http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BE%AE%E6%9C%BA%E7%94%B5%E7%B3%BB%E7%BB%9F http://patft.uspto.gov/netahtml/PTO/search-bool.html http://www.ithome.com.tw/news/92802 http://technews.tw/2014/10/06/apple-sapphire-partner-gt-advanced-technologies-files-for-bankruptcy/ http://www.eettaiwan.com/ART_8800695394_480502_NT_d58c2646.HTM
作者： 陳武立
現任： 北美智權教育訓練處 研發創新顧問
經歷: 工業技術研究院 電子與光電研究所 專案副理
學歷: 國立清華大學 動力機械工程碩士
專長： 專精立體顯示器、噴墨頭、封裝製程等技術領域，並對系統整合有豐富實務經驗與深入研究。
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