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敏芯股份:基于PMUT的TOF模組方案助力智能傳感發(fā)展

發(fā)布時間:2023-05-26 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】MEMS超聲波換能器芯片PMUT區(qū)別于傳統(tǒng)的壓電陶瓷超聲波傳感器,其體積僅為其1/4,功耗也大幅降低,并且MEMS超聲波傳感器不同于光學(xué)TOF傳感器,其能夠在強(qiáng)光霧霾天氣中使用,對于明暗,透明物體皆可實現(xiàn)測量。在掃地機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、駕駛輔助、無人機(jī)、玩具避障、閘機(jī)門控等眾多場景中具有廣泛的應(yīng)用前景。


壓電微機(jī)械超聲換能器(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer,PMUT)是一類通過壓電材料的正逆壓電效應(yīng)使壓電薄膜振動,從而發(fā)射或者接收超聲波信號的MEMS器件。當(dāng)PMUT用于發(fā)射超聲波時,它是一個執(zhí)行器;當(dāng)PMUT用于接收超聲波時,它是一個傳感器。

在商業(yè)化產(chǎn)品中,完全相同的PMUT器件可以承擔(dān)兩個相對立的功能,這使得PMUT器件從設(shè)計到生產(chǎn)、封裝、測試、系統(tǒng)化的成本得到極大的降低。而MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝批量化生產(chǎn)和晶圓級封裝的大規(guī)模應(yīng)用,使得PMUT非常適合商業(yè)化應(yīng)用。

MEMS超聲波換能器芯片PMUT區(qū)別于傳統(tǒng)的壓電陶瓷超聲波傳感器,其體積僅為其1/4,功耗也大幅降低,并且MEMS超聲波傳感器不同于光學(xué)TOF傳感器,其能夠在強(qiáng)光霧霾天氣中使用,對于明暗,透明物體皆可實現(xiàn)測量。在掃地機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、駕駛輔助、無人機(jī)、玩具避障、閘機(jī)門控等眾多場景中具有廣泛的應(yīng)用前景。


敏芯股份:基于PMUT的TOF模組方案助力智能傳感發(fā)展


敏芯股份作為國內(nèi)屈指可數(shù)掌握多品類MEMS芯片設(shè)計和制造工藝能力企業(yè),可提供高端定制化的基于PMUT的TOF模組。通過基于SOI晶圓的半導(dǎo)體加工工藝制造,實現(xiàn)底電極/壓電層/頂電極的三明治結(jié)構(gòu)用作驅(qū)動和接收構(gòu)件,發(fā)送升壓后的脈沖串來驅(qū)動此器件在諧振頻率工作,通過計時發(fā)出脈沖和回收脈沖的時間差,來計算與障礙物的距離。


敏芯股份:基于PMUT的TOF模組方案助力智能傳感發(fā)展


同時,敏芯股份提供了基于PMUT的TOF測距模組的驅(qū)動和控制電路,可減少開發(fā)者的開發(fā)難度,加快開發(fā)進(jìn)程。


敏芯股份:基于PMUT的TOF模組方案助力智能傳感發(fā)展


常見應(yīng)用

車載系統(tǒng):

測距離是超聲器件的重要應(yīng)用,高頻超聲波抗干擾能力強(qiáng),傳播距離遠(yuǎn),非常適合測距應(yīng)用?,F(xiàn)有的安裝于汽車上的倒車?yán)走_(dá),一般就是前后各四顆,但是這四顆倒車?yán)走_(dá)普遍有體積大、成本高的缺點(diǎn)。而PMUT的封裝后尺寸都不會超過10mm,設(shè)想一種場景,如果使用PMUT陣列來做距離檢測,小尺寸高密度的排布,不僅可以做到在不超過現(xiàn)有倒車?yán)走_(dá)成本的條件下全車無盲區(qū)檢測,甚至可以完整建立環(huán)繞全車的超聲成像以輔助智能駕駛系統(tǒng)。


敏芯股份:基于PMUT的TOF模組方案助力智能傳感發(fā)展


掃地機(jī)器人:

避障檢測就是以超聲傳感器和紅外光電傳感器相結(jié)合來完成的。因成本問題,主流掃地機(jī)器人的超聲雷達(dá)數(shù)量都在個位數(shù)。因此,掃地機(jī)器人的避障檢測和尋跡問題依然突出,被卡住、錯誤判斷等都是超聲雷達(dá)檢測精度不夠高造成的。

PMUT在掃地機(jī)器人上的商業(yè)化應(yīng)用是一個非常有價值的切入點(diǎn),其低成本和小體積、高精度的優(yōu)點(diǎn)可以滿足掃地機(jī)器人這類需要進(jìn)一步提高檢測分辨率的應(yīng)用場景。


敏芯股份:基于PMUT的TOF模組方案助力智能傳感發(fā)展


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