隔空觸覺(jué)應用看漲 imec開(kāi)發(fā)微型超音波數組技術(shù)

比利時(shí)微電子研究中心（imec），于本周舉行的2022年IEEE國際超音波會(huì )議（International Ultrasonics Symposium），展示了新型壓電式微型超音波換能器（pMUT）數組，它能與平面顯示器（FPD）制程技術(shù)兼容。新型數組可以隔空感測高于1kPa的聲壓，滿(mǎn)足隔空觸覺(jué)與指向聲波應用。

（A）包含22個(gè)直徑為500μm環(huán)形pMUT的相控數組大范圍影像（B）細部影像

此次開(kāi)發(fā)的pMUT技術(shù)不再聚焦晶圓制程，而是朝向與平面顯示器技術(shù)兼容的方向發(fā)展，方便將來(lái)與隔空感測應用整合，例如振動(dòng)觸覺(jué)、飛時(shí)測距3D感測或手勢識別，并用于智能手機或汽車(chē)儀表板等新式硬件設計。它還能用來(lái)開(kāi)發(fā)車(chē)用或消費性產(chǎn)品的非接觸式互動(dòng)屏幕，或者滿(mǎn)足電競應用。
超音波技術(shù)能支持智能化系統的觸覺(jué)回饋功能，提供用戶(hù)觸覺(jué)體驗。在隔空觸覺(jué)應用上，超音波會(huì )產(chǎn)生局部壓力場(chǎng)，讓用戶(hù)不必觸碰實(shí)體就有輕微「觸感」。這類(lèi)應用需要低頻超音波以高壓運作來(lái)實(shí)現。
現有的解決方案包含大型的壓電組件，它會(huì )產(chǎn)生較高頻的聲波，不利于裝置與用戶(hù)進(jìn)行精準互動(dòng)，另一種則是小型的硅基換能器數組，但它只能在小范圍內提供短距的觸覺(jué)回饋功能。此次發(fā)表的pMUT薄膜技術(shù)與平面顯示器技術(shù)的兼容性更高，因而開(kāi)拓了前所未見(jiàn)的使用體驗深度與廣度，實(shí)現更多元的應用。
imec開(kāi)發(fā)的薄膜pMUT數組技術(shù)鎖定了隔空觸覺(jué)應用所需的低頻高壓超音波組件。其研究成果顯示，在200kHz~400kHz共振范圍內，隔空最大感測壓力達到1.5kPa，并成功地在硅晶圓制程展示隔空觸覺(jué)回饋功能，并獲得同等性能。
imec超音波MEMS研究計劃主持人Erwin Hijzen表示：「目前我們能在晶圓級制程展示這項平面顯示器技術(shù)與初步的解決方案，提供有興趣參與的各方參考。我們也在探索能夠量產(chǎn)大型面板與板材的合作伙伴?！?
imec傳感器與制動(dòng)器領(lǐng)域的研究員Xavier Rottenberg總結：「我們開(kāi)發(fā)的pMUT技術(shù)可望與大型面板和顯示器整合，這對實(shí)現大型傳感器應用來(lái)說(shuō)是一大里程碑。我們先是研究了超音波換能器的醫療體內影像應用，現在更延伸到隔空觸覺(jué)應用?！?br/>