隔空觸覺應(yīng)用看漲 imec開發(fā)微型超音波數(shù)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(guó)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(shù)組，它能與平面顯示器（FPD）制程技術(shù)兼容。新型數(shù)組可以隔空感測(cè)高于1kPa的聲壓，滿足隔空觸覺與指向聲波應(yīng)用。

（A）包含22個(gè)直徑為500μm環(huán)形pMUT的相控?cái)?shù)組大范圍影像（B）細(xì)部影像

此次開發(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，方便將來與隔空感測(cè)應(yīng)用整合，例如振動(dòng)觸覺、飛時(shí)測(cè)距3D感測(cè)或手勢(shì)識(shí)別，并用于智能手機(jī)或汽車儀表板等新式硬件設(shè)計(jì)。它還能用來開發(fā)車用或消費(fèi)性產(chǎn)品的非接觸式互動(dòng)屏幕，或者滿足電競(jìng)應(yīng)用。
超音波技術(shù)能支持智能化系統(tǒng)的觸覺回饋功能，提供用戶觸覺體驗(yàn)。在隔空觸覺應(yīng)用上，超音波會(huì)產(chǎn)生局部壓力場(chǎng)，讓用戶不必觸碰實(shí)體就有輕微「觸感」。這類應(yīng)用需要低頻超音波以高壓運(yùn)作來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)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，不利于裝置與用戶進(jìn)行精準(zhǔn)互動(dòng)，另一種則是小型的硅基換能器數(shù)組，但它只能在小范圍內(nèi)提供短距的觸覺回饋功能。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，因而開拓了前所未見的使用體驗(yàn)深度與廣度，實(shí)現(xiàn)更多元的應(yīng)用。
imec開發(fā)的薄膜pMUT數(shù)組技術(shù)鎖定了隔空觸覺應(yīng)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(nèi)，隔空最大感測(cè)壓力達(dá)到1.5kPa，并成功地在硅晶圓制程展示隔空觸覺回饋功能，并獲得同等性能。
imec超音波MEMS研究計(jì)劃主持人Erwin Hijzen表示：「目前我們能在晶圓級(jí)制程展示這項(xiàng)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(jié)：「我們開發(fā)的pMUT技術(shù)可望與大型面板和顯示器整合，這對(duì)實(shí)現(xiàn)大型傳感器應(yīng)用來說是一大里程碑。我們先是研究了超音波換能器的醫(yī)療體內(nèi)影像應(yīng)用，現(xiàn)在更延伸到隔空觸覺應(yīng)用?！?br/>