“近零功耗”TMR磁开关芯片,昆泰芯KTM1305助力AI眼镜突破功耗和空间双重瓶颈
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AI眼镜面临一个核心的“不可能三角”难题,这也是当前产品研发中主要矛盾的集中体现。要取得应用上的突破,必须解决三个相互制约的痛点:首先是轻量化——传统眼镜之所以采用轻薄树脂镜片,正是因为人戴眼镜追求舒适,如果设备过于沉重,用户体验会大打折扣;其次是长续航,即不能频繁充电;最后是高性能。这三者若无法兼顾,AI眼镜就难以走向大众市场,很可能始终局限于发烧友的小众圈子。
第十六届松山湖中国IC创新高峰论坛上,泉州昆泰芯 微电子科技有限公司 CEO 武建峰 先生,为大家分享了其磁性开关器件KTM1305。透过TMR磁开关芯片超低功耗与超高灵敏度的特性完美结合,昆泰芯正在助力突破智能眼镜传感瓶颈。
在AI眼镜的设计中,为了破解“不可能三角”,有一个芯片虽是小配角却至关重要——它如同一个状态开关,负责识别眼镜当前所处的情境,据此决定哪些功能应开启或关闭,从而让整机进入休眠以节省功耗。而实现这一状态识别的关键器件之一就是磁性传感器。其核心作用是:通过检测磁铁与芯片的相对位置,判断用户是否需要眼镜进入低功耗休眠状态。具体应用场景包括:当镜腿折叠或摘下时,磁性传感器感知到位移,触发系统休眠;当眼镜放入带磁铁的收纳盒时,传感器检测到磁场变化,同样让整机进入休眠,从而大幅降低功耗。需要注意的是,磁性传感器自身必须保持一直工作、不能休眠,否则无法实时感知镜腿开合或收纳盒的状态。因此,它被设计为低功耗持续运行,既能为系统“守夜”,又不会显著增加整体能耗。
TMR技术之所以成为替代霍尔和干簧管的理想选择,关键在于其基于隧道磁阻效应的全新感知原理:磁场变化直接改变电阻,避免了传统电流损耗,因此更省电、更灵敏,电阻可发生剧烈变化——这并不是把霍尔元件做小,而是换了一套底层逻辑(由自由层、隧穿势垒和钉扎层构成)。以KTM1305为代表的TMR方案,相比干簧管(超低功耗nA级、高可靠无触点、静态零功耗)和传统霍尔(功耗μA~mA级、高灵敏度),实现了静态无功耗的同时保持高灵敏度,从而能用更小磁体实现更轻的眼镜设计。
此次昆泰芯展示的KTM1305,是一颗专为常驻感知设计的小芯片,其核心技术基于隧道磁阻效应(TMR):磁场改变电阻而非依赖电流损耗,因此比传统霍尔更省电、更灵敏。与干簧管(nA级超低功耗、高可靠无触点、静态零功耗)和传统霍尔(μA ~ mA级、高灵敏度)相比,KTM1305实现了静态无功耗下的高灵敏度,从而能用更小磁体实现更轻的整机设计。芯片具体参数出众:平均工作电流仅48nA(@1.2V)或52nA(@1.5V),工作电压1.2~3.6V,提供45/36、18/12、9/6、7/4 Gs多档阈值,工作频率1.6Hz(周期600ms),输出CMOS推挽全极检测,工作温度-40~85°C,ESD达8kV,封装为LGA-4(1.45×1.45×0.70mm)。
除了参数,它还有三个真正好用的点:全极检测(不分N/S极,装配防呆更简单)、输出锁存(系统可主动锁定状态,灵活省电)、极小封装+nA功耗(完美塞入纤细镜腿)。以一个真实的导入逻辑为例:在AI眼镜的镜腿开合与低功耗唤醒场景中,旧方案(机械结构磨损、霍尔待机功耗吃不消)会被KTM1305+微型磁钢替代,通过跨阈值精准判断开合,显著削减续航压力、释放结构空间并提升量产一致性——这颗芯片不仅改变了感知原理,更让“长期在线”成为可能。
除了AI眼镜,这种TMR磁性传感器芯片还被应用在低功耗可穿戴的多个应用领域。“比如说连续血糖检测,从盒子里面放进去,把它拿出来不需要开关和拨导。而现在这种东西不需要,几十nA持续工作就可以了,这种芯片我们一年卖上亿支,放到很多大家看不到的地方。”武建峰分享到。
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