【導讀】MEMS超聲波換能器芯片PMUT區別于傳統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，其能夠在強光霧霾天氣中使用，對于明暗，透明物體皆可實(shí)現測量。在掃地機器人、工業(yè)機器人、駕駛輔助、無(wú)人機、玩具避障、閘機門(mén)控等眾多場(chǎng)景中具有廣泛的應用前景。
壓電微機械超聲換能器（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer，PMUT）是一類(lèi)通過(guò)壓電材料的正逆壓電效應使壓電薄膜振動(dòng)，從而發(fā)射或者接收超聲波信號的MEMS器件。當PMUT用于發(fā)射超聲波時(shí)，它是一個(gè)執行器；當PMUT用于接收超聲波時(shí)，它是一個(gè)傳感器。
在商業(yè)化產(chǎn)品中，完全相同的PMUT器件可以承擔兩個(gè)相對立的功能，這使得PMUT器件從設計到生產(chǎn)、封裝、測試、系統化的成本得到極大的降低。而MEMS標準工藝批量化生產(chǎn)和晶圓級封裝的大規模應用，使得PMUT非常適合商業(yè)化應用。
MEMS超聲波換能器芯片PMUT區別于傳統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，其能夠在強光霧霾天氣中使用，對于明暗，透明物體皆可實(shí)現測量。在掃地機器人、工業(yè)機器人、駕駛輔助、無(wú)人機、玩具避障、閘機門(mén)控等眾多場(chǎng)景中具有廣泛的應用前景。
敏芯股份作為國內屈指可數掌握多品類(lèi)MEMS芯片設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(guò)基于SOI晶圓的半導體加工工藝制造，實(shí)現底電極/壓電層/頂電極的三明治結構用作驅動(dòng)和接收構件，發(fā)送升壓后的脈沖串來(lái)驅動(dòng)此器件在諧振頻率工作，通過(guò)計時(shí)發(fā)出脈沖和回收脈沖的時(shí)間差，來(lái)計算與障礙物的距離。
同時(shí)，敏芯股份提供了基于PMUT的TOF測距模組的驅動(dòng)和控制電路，可減少開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)難度，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程。
常見(jiàn)應用
車(chē)載系統：
測距離是超聲器件的重要應用，高頻超聲波抗干擾能力強，傳播距離遠，非常適合測距應用?，F有的安裝于汽車(chē)上的倒車(chē)雷達，一般就是前后各四顆，但是這四顆倒車(chē)雷達普遍有體積大、成本高的缺點(diǎn)。而PMUT的封裝后尺寸都不會(huì )超過(guò)10mm，設想一種場(chǎng)景，如果使用PMUT陣列來(lái)做距離檢測，小尺寸高密度的排布，不僅可以做到在不超過(guò)現有倒車(chē)雷達成本的條件下全車(chē)無(wú)盲區檢測，甚至可以完整建立環(huán)繞全車(chē)的超聲成像以輔助智能駕駛系統。
掃地機器人：
避障檢測就是以超聲傳感器和紅外光電傳感器相結合來(lái)完成的。因成本問(wèn)題，主流掃地機器人的超聲雷達數量都在個(gè)位數。因此，掃地機器人的避障檢測和尋跡問(wèn)題依然突出，被卡住、錯誤判斷等都是超聲雷達檢測精度不夠高造成的。
PMUT在掃地機器人上的商業(yè)化應用是一個(gè)非常有價(jià)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(mǎn)足掃地機器人這類(lèi)需要進(jìn)一步提高檢測分辨率的應用場(chǎng)景。
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