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奥地利科学家开发出迄今为止最小巧的PM2.5传感器

根据世卫组织的统计数据，空气污染每年导致超过 400 万人的死亡。虽然直径 10 微米或更小的 PM10 颗粒也可以被吸入肺部，但以 PM 2.5 为代表的微颗粒物，还是对人类的健康构成了更严重的威胁。为检测这些有害污染物，并集成到可穿戴或移动设备上，以便让用户知晓和描绘本地空气质量，奥地利科学家已经开发出了世界上最小巧的颗粒物传感器。 PM 2.5 的危害，在于能够穿透肺 - 血屏障。如长期暴露于高污染环境，将导致严重的心血管 / 呼吸道疾病，以及其它健康问题。近年来，许多城市都已经在周边区域布置了大量可监测 PM 2.5 颗粒物浓度的站点，美国环境保护署也在利用全国性的监测网络来追踪空气质量。不过奥地利格拉茨工业大学(TU Graz)的研究团队，一直在努力打造一种更具成本效益、紧凑、且用途广泛的解决方案，以便在特定状态下向个人用户发出实时警报。通过与半导体制造商 Ams AG 和 Silicon Austria Labs 的科学家们合作，研究团队已将常规空气质量监测设备中使用的仪器，缩小到了迄今为止最迷你的尺寸。如上图所示，新型传感器的大小仅为 12×9×3 毫米(0.47×0.35×0.11 英寸)，较两枚欧分硬币还小一些，可轻松整合到智能手机、智能手表、或健身手环等移动设备中。带领这项研究的 Paul Maierhofer 表示，这项成果逼近了物理和技术的极限。为达成这一目标，还涉及许多独特的技巧。 Paul Maierhofer 博士生导师、兼 TU Graz 电气测量与传感器系统研究院负责人 Alexander Bergmann 补充道： “这项技术还有助于用户扬声良好的生活习惯，比如在慢跑或上下班通勤时避开高污染的路线。此外得益于成本的大幅削减，该传感器还可填补市场空白，在室内外找到更广阔的应用场景”。

时间：2020-09-29 关键词：科学传感器系统
传感器：压力变送器的这些知识了解一下

当今，随着传感器技术的不断突破和发展，各式各样的传感器被研发出来。其中就包括压力变送器。压力变送器的应用范围十分的广，其中包括：水利水电、铁路运输、智能建筑、机床、管道等等。压力变送器有两种类型：电动式和气动式电气类型的统一输出信号是直流信号，例如0-10mA，4-20mA或1-5V。气动统一输出信号是20-100Pa的气压。根据不同的转换原理，压力变送器可以分为平衡型，电容型，电感型，应变型和频率型。下面米克盾斯简要介绍几种压力(差压)变送器的原理、结构、使用，维护和校准方面的知识! 压力变送器的主要注意事项如下： 1、首先检查压力变送器周围是否存在信号干扰。如果有，米克盾斯建议请尝试消除它，或将传感器屏蔽线尽可能地连接到金属外壳，以增强抗干扰能力。但是发射器的电路板基本上具备抗干扰功能。 2、不能在压力变送器上使用高于36V的电压，这可能会导致损坏。太高会导致变送器烧坏。如果太低，将不会移动，从而导致变送器无法显示或输出。 3、必须定期清洁安装孔。有时，如果长时间不清理安装孔，则某些介质会堵塞安装孔，从而使传感器无法感应压力。 4、在户外布线时，米克盾斯提醒大家请务必注意防水。将电缆穿过防水连接器(附件)或软管，并拧紧密封螺母，以防止雨水通过电缆泄漏到变送器外壳中。 5、测量气压时，应在流程管道的顶部开取压口，并在流程管道的上部安装变送器，以便将积聚的液体轻松注入流程管道。 6、冬季发生冻结时，安装在室外的变送器必须采取防冻措施，以防止压力端口中的液体由于结冰而膨胀并损坏传感器。 7、在测量蒸汽或其他高温介质时，应连接冷凝器(例如缓冲管)，并在变送器上提供散热器，以免与介质直接接触。变送器的工作温度不应超过极限。而且，缓冲管需要注入适量的水，以防止过热的蒸汽与变送器接触。 8、导压管应安装在温度波动小的地方。 9、防止渣滓沉积在管道中导致测量不准确。 10、压力变送器测量的介质不能冻结。一旦冻结，它很容易损坏隔膜，因为隔膜通常很薄。当然，在安装过程中米克盾斯认为需要注意不要碰到隔膜，尤其是隔膜压力变送器。

时间：2020-09-29 关键词：自动化信号传感器
压力传感器在电子皮肤领域取得不错的新进展

电子皮肤在假肢、机器人技术和人工智能等新兴领域引起了广泛关注。作为电子皮肤的关键部分，开发具有慢适应I型(SA?I)机械感受器特性的柔性压力传感器至关重要，这不仅需要传感器在小压力范围(小于10 kPa)探测微小静态压力变化，而且要确保在中等压力范围(10-100 kPa)对静态压力可精确稳定地进行控制，以完成日常的操纵性任务。目前，研发兼具宽压力范围、快速响应时间、线性和低滞回压力响应的灵敏且稳定的柔性压力传感器仍具有挑战。近日，西安交通大学李盛涛教授课题组联合美国加州大学洛杉矶分校Prof. Yu Huang(黄昱教授)和Prof. Xiangfeng Duan(段镶锋教授)课题组报道了基于具有微金字塔结构的PDMS/CNT(聚二甲基硅氧烷/碳纳米管)导电复合材料高性能柔性电阻式压力传感器简单直接的设计方法。基于传感器的工作机理，从电路模型(路)和有限元数值仿真(场)两方面，揭示了与以往的设计——微金字塔表面涂覆很薄的导电层相比，该设计方法可提供更宽的压力量程和更高的灵敏度。结合数值仿真和实验结果揭示了传感器的压力响应取决于其间距与基底长度之比，而不仅仅依赖于间距，且当间距与基底长度为1:1时，可获得优异的综合性能以模拟SA-I机械感受器，该优化设计比例的压力传感器可在小压力范围和中等压力范围下提供高灵敏度、快速响应时间、高力学稳定性、低工作电压和低功耗，高线性度和低滞回以及微米尺度高度均一的优异综合性能。基于该优化设计比例的传感器，构建了可实时地将幅值信号转化为频率信号且进行无线传输的压力传感系统，以及可实时进行空间分辨的压力传感阵列平台。此外，鉴于微金字塔结构的广泛应用，基于导电复合材料的微金字塔结构也可被集成到电容式、晶体管式、摩擦电式等其他类型的传感器以获取高的机械稳定性。

时间：2020-09-29 关键词：电子机器人传感器
浅析温湿度传感器是否能够用在大型机房里？

当今，随着科技的高速发展，各式各样的智能化产品被人们开发出来。其中，就包括传感器。尤其是智能温湿度传感器让传感器的功能更好地发挥出来。相信很多小伙伴们对智能温湿度传感器的一些新型功能不是很了解。下面就跟着小编一起来了解一下吧。智能温度传感器有多种工作模式可供选择，主要包括单次转换模式，连续转换模式待机模式，有的还增加了低温极限扩展模式，操作非常简便。对某些智能温度传感器而言，主机(外部微器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率分辨力及最大转换时间。温湿度传感器还支持异常提醒，当温湿度偏离舒适范围时，APP会及时收到信息推送。通过这枚传感器，用户可以随时随地查看室内温湿度情况及历史曲线，其温度检测精度达0.3℃，相对湿度检测精度达3% 。智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线(1-WIRE)总线，I2C总线，SMBUS总线和SPI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。温湿度传感器的安装位置尽可能垂直安装，可以防止高温下产生变形，但在有流速的情况下，则必须采用和流速逆向倾斜安装(一般倾斜45°)。最好选择管道弯曲处，温湿度传感器有效工作部分应位于流体的中部。需要水平安装时，若有必要应加装支撑架。对倾斜和水平安装的温湿度传感器接线盒出线孔应该向下，以免水汽脏物等落入接线盒中。这些新型功能的出现，会让智能温湿度传感器具备更多的功能，能够更好的对温度和湿度进行监控，更好的为我们服务，实现了智能化和标准化，给生产工作带来了极大的便利。所以总的来说，智能温湿度传感器具备众多功能，是生产需要不可缺少的。

时间：2020-09-29 关键词： app 智能传感器
vivo Watch智能手表配置了多款传感器

前段时间，vivo正式发布了一款智能手表——vivo Watch。该智能手表一经发布就获得了众多网友的一致好评。其中，很多资深的数码博主也对这款智能手表给予了很高的评价。首先从大家最为关注的外观设计方面来看，vivo Watch的表圈均采用了独特的陶瓷材质进行打造，凝萃了近两个月的匠心，能够让手表在不断地研磨抛光中绽放出亮丽的光泽，使得表圈上的每一片陶瓷都能够犹如珠玉般温润，又能像宝石般坚韧，给予用户一个极其舒适的佩戴体验。而除了有着亮眼的外观设计以外，vivo Watch在其他方面的表现也是非常值得我们关注的。如vivo Watch采用了5核光学心率血氧传感器、6轴加速度传感器&陀螺仪、地磁传感器、环境光学传感器、气压海拔传感器，满载着令人惊叹的多种功能。除此以外，vivo Watch还给健身达人们带来了多达11种的运动模式。如户外跑步、室内跑步、户外步行以及泳池游泳等多项常见的运动项目其都能跟测。不仅如此，vivo Watch还支持智能运动识别。不管是每天骑行上下班还是饭后公园散步，vivo Watch都能够自动识别运动状态，一键进入对应的运动模式，从而帮助用户轻松地去完成每一次的锻炼。而在运动的过程中，vivo Watch就像是我们的私人健身教练一样，其能够提供专业的运动指导，以及通过心率、配速等信息提醒用户去调整运动时的强度，从而帮助用户去达成更好的运动效果。不尽如此，vivo Watch还能够提供全天候心率监测以及连续血氧饱和度监测。全天候的心率监测能够24小时地记录用户的心跳节奏，当用户的心率有异常状况时，能够及时地发出提醒。而连续血氧饱和度监测不仅能够随身监测用户的血氧值，而且还可以去查看整天的变化趋势。而除了上述所提及到的这些亮点以外，vivo Watch还拥有着超强的续航能力。其采用了低功耗的双芯片架构，在典型场景下可使用长达18天。而这款如此优秀的智能手表售价仅为1299元，心动的朋友可别错过啦。

时间：2020-09-29 关键词：智能手表 vivo 传感器
温湿度传感器的这些知识需要了解

温湿度和人的生活息息相关，对温湿度的关注催生了温湿度一体传感器的诞生。选购温湿度传感器时需要注意测量范围、测量精度的选择;同时还要考虑到时漂和温漂等关键因素。另外，温湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。性价比：选用温湿度仪表时，不能仅考虑价格低就好，应该综合价格和性能来选择。这包括价格、寿命、维护、校验成本。校验：校验的方法和是否容易作要考虑，即使你并不需要高精度的结果。对于在现场和原地校验方便的仪器会节省您工作量。坚固耐用：湿度计的传感器和外壳要考虑到能否经受冷凝、干燥、极限温度、灰尘、化学、或其它污染。质量可靠性、平均寿命：质量不好判断时，可以从总体印象出发，考察质量鉴定和出厂标准，考察生产厂家的历史、信誉、市场占有和应用情况，名牌产品比一般产品要好，专业厂家的产品比一边厂家的要好，咨询其它用户也是一个很好的方法。适应性：使用情况不是单一种时，要考虑仪表的适应性。更换性：一般希望湿度计能互换使用或其它的探头来配合你的主机。维护：考察湿度计的定期清洗、更新、更换的时间要求。备用性：备品备件对于大多数的用户都是不可缺少的，考察供应商是否可以方便准时的提供所需的备品备件。售后服务：有否保证书，维修和服务协议。选择了恰当合适的温湿度测量仪表，会提供您的工作效率，减轻工作量，给您和您的生产都带来益处。在消费电子领域，温湿度传感器的传统应用是天气预报以及室内监测，通过一个显示屏显示日期、时间、温度和湿度。新型温湿度变送器只要接通电源，就可以完全检测到环境的温度和湿度，以数字的形式呈现在我们的面前。使我们更直观的知道我们所处环境的温湿度是多少。未来我们还可能在一些针对老人的手持设备中加入温湿度传感器，提醒他们及时补充水分和调节空间温湿度。

时间：2020-09-29 关键词：电子仪器传感器
激光轮廓传感器将成为机器人的眼睛？

当今，随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展和科技水平的高速提升，越来越多的机器人逐渐被研发出来。机器人技术得到了行业的大力重视和发展。从语音控制到3D视觉的实施，机器人技术的发展速度正在迅速加快。但是，目前最重要的趋势可能是将人工智能嵌入主流机器人系统。机器人技术本身也在不断发展，最有前途的发展之一就是人工智能(AI)的应用。我们已经看到许多AI功能会影响机器人技术。例如，在3D视觉感应中;AI大大缩短了调整时间。通过将AI技术与焊缝传感器集成在一起，还可提高焊缝检测精度。激光传感器在确保机器人安全移动以及精确地引导和定位其位置方面起着至关重要的作用。传感器充当机器人的“眼睛”，并用于各种应用，从汽车内部的间隙测量和自动焊接检测系统到工业取放系统。除了检查一维参数外，现在在工业生产中对多维质量控制的需求也越来越大。激光轮廓传感器设计用于在机器人技术和其他自动化，高速生产环境中执行复杂的2D / 3D测量任务，这些传感器越来越多地用于测量轮廓。激光轮廓传感器的工作原理基于用于二维轮廓检测的激光三角测量技术。它们检测、测量和评估不同对象表面上的轮廓。通过使用特殊的透镜，激光束被扩大以形成静态激光线而不是点，并被投射到目标表面上。光学系统将该激光线的漫反射光投射到高度敏感的传感器矩阵上。除距离信息(z轴)外，控制器还使用此摄像机图像来计算沿激光线(x轴)的位置。然后，将这些测量值输出到相对于传感器固定的二维坐标系中。因此，在移动物体或运行传感器的情况下，可以获得3D测量值。激光轮廓传感器在机器人应用中具有许多技术优势。其紧凑、轻巧的设计以及内置控制器意味着传感器可以安装在机器人手臂上以及空间有限的机器上。传感器和集成评估电子设备节省了空间，从而简化了布线。通常可以实时获得测量数据，因此可以用于自动校正和控制生产过程。而且，目前的激光轮廓传感器几乎都配备了用于传输轮廓数据的千兆以太网接口，以及用于RS422 编码器输入触发，数字输入(HTL / TTL)，电源和同步的多功能连接器。传感器支持以太网供电(PoE)，这意味着它们只使用一根电缆进行操作，从而进一步简化了安装。所有传感器都提供了一个简单直观的配置界面，以允许进行传感器配置，还有完整的SDK，用于更详细的机器集成。传感器配置有唯一的IP地址(用户可更改)，从而可以进行将来的远程配置和诊断。Modbus协议(通过以太网和RS422接口支持)还可以实现传感器和PLC之间的直接连接。

时间：2020-09-29 关键词：机器人人工智能传感器
四方光电扬尘传感器获得了这项奖项

前段时间，中国传感器与物联网产业联盟正式公布了“SIA感知领航优秀项目征集”活动的评选结果。据该评选结果显示，四方光电激光扬尘传感器PM3006获得了“应用创新优秀项目奖”的荣誉。我国室外扬尘及网格化监测领域，早期多采用称重法和β射线吸收法的监测仪，该设备无法实现在线实时监测，投入费用昂贵且后期维护成本高，无法大批量得到应用。而民用净化器中大量应用的激光粉尘传感器，又因为存在无法满足室外-30~70℃全天候的温度环境，及无法满足建设工地等实际使用场景经常喷洒降霾的水雾影响或者下雨潮湿的高湿环境要求而难以得到使用。在户外环境下使用民用空气净化器上的传感器，室外的高温和低温都容易使传感器损坏，水雾也经常被误判为雾霾而造成爆表。同时与国家大气环境监测网提供的PM2.5/PM10/TSP的多项数据对比，民用激光粉尘传感器由于激光功率小、采样流量小，导致PM10计数率很少，因此PM10的分辨率很低，很多厂家只能根据PM2.5的数值按照比例计算出PM10和TSP，这样的监测数据存在严重失真。通过对激光散射探测技术(LSD)近10年的技术积累和对应用市场客户真实需求的把握，四方光电研制出了扬尘传感器-PM3006，其采用宽温型大功率线型激光光源、API粉尘自动识别技术、先进的流道设计实现抗污染、大流量车规级采样装置、高湿度环境的水雾去除装置等，开创新的低成本实现了对室外扬尘的准确测量，PM2.5和PM10的实时监测数值与β射线吸收法监测设备，准确测量的相关性可以达到0.9以上。在扬尘传感器PM3006得以成功量产并批量应用积累的经验，为进一步满足客户差异化的使用需求，四方光电进一步开发出了可以搭配气泵使用的扬尘传感PM3003S，及完全不受流量变化而影响测量精度的扬尘传感器PM3006S-P。为了更好的满足客户设计及计量的需求，四方光电在核心传感器的基础上开发出了在线扬尘监测模组，方便客户更容易及更快速的实现监测系统的设计，大大缩短开发周期。自2003年创立至今，四方光电始终坚持核心技术创新之路，除光散射探测(LSD)之外，公司还掌握了非分光红外(NDIR)、超声波(Ultrasonic)、紫外差分吸收光谱(UV-DOAS)、热导(TCD)、激光拉曼(LRD)等核心气体传感技术，形成了气体传感器、气体分析仪器两大类产业生态，产品广泛应用于国内外的空气质量监测(室内、室外、汽车)、固定和移动污染源监测、工业过程节能减排监测、健康医疗和智慧计量等领域。

时间：2020-09-29 关键词：超声波传感器系统
浅析色标传感器的作用

当今，随着物联网、大数据、云计算、人工智能等高新技术的快速发展，传感器技术也得到了快速的发展。当前，各式各样的传感器被开发出了，其中就包括色标传感器。色标传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点，它是通过与非色标区相比较来实现色标检测，而不是直接测量颜色。色标传感器实际是一种反向装置，光源垂直于目标物体安装，而接收器与物体成锐角方向安装，让它只检测来自目标物体的散射光，从而避免传感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。色标传感器作用：检测特定色标或物体上的斑点，它是通过与非色标区相比较来实现色标检测，而不是直接测量颜色。色标传感器指的是对各种标签进行检测，即使背景颜色有着细微的差别的颜色也可以检测到，处理速度快。自动适应波长，能够检测灰度值的细小差别，与标签和背景的混合颜色无关。以白炽灯为基础的传感器用有色光源检测颜色，这种白炽灯发射包括红外在内的各种颜色的光，因此用这种光源的传感器可在很宽范围上检测颜色的微小变化。另外，白炽灯传感器的检测电路通常都十分简单，因此可获得极快的响应速度。然而，白炽灯不允许振动和延长使用时间，因此不适用于有严重冲击和振动的场合。使用单色光源(即绿色或红色LED)的色标传感器就其原理来说并不是检测颜色，它是通过检测色标对光束的反射或吸收量与周围材料相比的不同而实现检测的。所以，颜色的识别要严格与照射在目标上的光谱成分相对应。在单色光源中，绿光LED(565mm)和红光LED(660mm)各有所长。绿光LED比白炽灯寿命长，并且在很宽的颜色范围内比红光源灵敏度高。红光LED对有限的颜色组合有响应，但它的检测距离比绿光LED远。通常红光源传感器的检测距离是绿光源传感器的6～8倍。在色标传感器的“眼中”，只要在它管辖的范围内，任何东西都难逃“法眼”。色标传感器对颜色可谓是相当的灵敏，检测的过程中，红光比绿光要远，而绿光却比白炽灯的寿命长。它体内的每一种光都有着自己独特的任务，小编对这种科学仪器表示由衷的赞叹。当然，在他检测的过程中，任何步骤都是十份的简单，当然，外界千万不能阻挠呦。

时间：2020-09-29 关键词： LED 科学传感器
我国将大力发展传感器

近两年来，美国一直以各种无理的理由打压我国的企业发展，将我国华为等科技企业列入出口管制的“实体清单”。面对美国的打压，我国将大力突破关键核心技术，大力打好关键核心技术攻坚战。以传感器为例，作为数据采集的唯一功能器件，也是信息技术的基础核心元器件，采集的数据是整个感知、传输和处理信息系统中流淌的“血液”。美国公布的影响国家长期安全和经济繁荣至关重要22项技术中，有6项与传感器技术直接相关。然而，我国本土传感器发展令人担忧，与全世界生产的超过2万种产品品种相比，中国国内仅能生产其中的约1/3，整体技术含量也较低。同时，国内传感器市场需求量上千万亿，每年进口额都不低于1700亿人民币，这么大的市场体量却绝大部分被欧美国际零部件巨头占据，包括汽车或科学仪器等传感器95%以上市场份额都掌握在外资企业手里，成为当前制约数字化转型发展的最大“卡脖子”技术瓶颈之一。传感器技术本身并不难，但为何受制于人?一方面，传感器产品与普通元器件产品不一样，传感器产品还包括芯片、陶瓷基板等都不是传感器企业自己做的，必须由上游配套企业提供。为此，传感器企业自身需要具备整合技术的能力，与上游供应链企业分工协作来完成。另一方面，传感器生产工艺、技术要点繁多、流程复杂，涉及材料控制、工艺控制等，增加供应链协同难度，被称为“工业艺术品”，本土企业过去习惯的模仿创新和逆向学习等在传感器生产过程中受到局限，无法施展。从技术发展趋势来看，传感器技术将进一步与智能化技术相互融合，形成产品技术与信息技术、网络技术等相互融合，共同推动传感器产品结构的优化与升级。同时，伴随我国不断加大人工智能、工业互联网、物联网和5G等新型基础设施投入，会越来越重视传感器的通用性、互换性。正如习近平总书记在企业家座谈会上所强调的，提升产业链供应链现代化水平，大力推动科技创新，加快关键核心技术攻关，才能打造未来发展新优势。要从现有应用场景源头层面突破传感器“卡脖子”技术，我们必须从更大层面发挥市场优势和制度优势，形成“产学研用”各个层面有机结合的技术创新体系。其一、以市场和应用为导向，加快传感器技术领域突破。传感器具有典型工业品属性，涉及产业链上下游的分工参与，整个过程需要的是信任与合作。为此，加强和引领上下游企业与企业之间合作，包括上游供应链企业、下游配套使用企业，以及终端用户等，都要以市场和应用为导向，合作开发质量可靠的传感器，共同寻找传感器“卡脖子”技术领域的突破路径。其二、围绕应用场景，选择产业链突破方向。围绕核心优势的领域，依托丰富的应用场景，促进传感器领域的高端发展，包括半导体、新能源汽车、航空航天设备、船舶、高档数控机床、工业机器人以及高性能医疗器械和科学仪器等领域产业优势，引导社会各界参与到具体应用场景的传感器的开发，甚至可以采取“揭榜挂帅”方式，整合国内外企业和人才等力量参与研发生产过程。其三、打造产业链联盟，提升合作质量。传感器产品开发周期长，每个项目从开始与客户接触到最终投产都是以年为单位进行跟踪。为此，国内传感器企业必须有耐心，有规划培育自己的产业链联盟，与产业链联盟内上下游企业一起分析技术可行性和迭代创新，营造相互信任的关系，提升合作质量，一步步“接力”，实现以市场为导向，围绕客户开发出高品质传感器产品。其四、加强产学研合作，提升企业创新能力。传感器领域的竞争，最终是走向高端竞争。为此，企业必须积极推进和大学、研究所等研究机构的合作，追踪传感器的技术发展，提升企业创新能力。同时，传感器创新具有前沿性、长期性、广泛性等特点，比较适合产学研协同合作，故而应发挥研究机构的“灯塔”效应，共同培养更多人才，共同发现创新机遇，并尽快转化为落地产业成果，为传感器“卡脖子”技术突破作出贡献。总之，传感器是底层技术，也是数字经济时代下最核心技术之一，产品需求量很大。针对当前国际大环境，尤其是美国针对我国高科技产品和技术的定点围堵，一定要注重提升传感器产业链合作水平，整合上下游技术，主动出击、狠下功夫补链、强链，找到传感器等短板弱项的“卡脖子”技术的定点攻关和突破方向。

时间：2020-09-29 关键词：机器人人工智能传感器
基于GaN和SiC的功率半导体，未来将推动电子封装集成和应用

在新世纪伊始，氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)已经达到了足够的成熟度，并获得了足够的吸引力，将其他潜在的替代品抛在脑后，引起全球工业制造商的足够重视。在接下来的几年里，重点是研究与材料相关的缺陷，为新材料开发一个定制的设计、工艺和测试基础设施，并建立一个某种程度上可重复的无源(二极管)器件和几个有源器件(MOSFET、HEMT、MESFET、JFET或BJT)，这些器件开始进入演示阶段并能够证明宽带隙材料带来的无可争辩的优势。宽带隙材料可以使半导体的工作频率降低10倍，从而使电路的工作频率降低10倍。对于这两种材料，仍有一些挑战有待解决： GaN非常适合低功率和中等功率，主要是消费类应用，似乎允许高度的单片集成一个或多个功率开关并与驱动电路共同封装。有可能在在最先进的8-12“混合信号晶圆制造厂制造功率转换IC。然而，由于镓被认为是一种稀有、无毒的金属，在硅生产设施中作为受主可能会产生副作用，因此对许多制造工艺步骤(如干法蚀刻、清洗或高温工艺)的严格分离仍然是一项关键要求。此外，GaN是以MO-CVD外延工艺在SiC等晶格不匹配的载流子上或更大的晶圆直径(通常甚至在硅上)上沉积，这会引起薄膜应力和晶体缺陷，这主要导致器件不稳定，偶尔会导致灾难性的故障。 GaN功率器件是典型的横向HEMT器件，它利用源极和漏极之间固有的二维电子气通道进行导通供电。另一方面，地壳中含有丰富的硅元素，其中30%是由硅组成的。工业规模的单晶碳化硅锭的生长是一种成熟的、可利用的资源。最近，先驱者已经开始评估8英寸晶圆，有希望在未来五(5)年内，碳化硅制造将扩展到8英寸晶圆制造线。 SiC肖特基二极管和SiC MOSFET在市场上的广泛应用为降低高质量衬底、SiC外延和制造工艺的制造成本提供了所需的缩放效应。通过视觉和/或电应力测试消除晶体缺陷，这对较大尺寸芯片的产量有较大的影响。此外，还有一些挑战，归因于低沟道迁移率，这使得SiC fet在100-600V范围内无法与硅FET竞争。市场领导者已经意识到垂直供应链对于制造GaN和SiC产品的重要性。需要有专业基础的制造能力，包括晶体生长、晶圆和抛光、外延、器件制造和封装专业知识，包括优化的模块和封装，考虑到快速瞬态和热性能或宽带隙器件(WBG)的局限性，考虑最低的成本，最高的产量和可靠性。随着广泛和有竞争力的产品组合和全球供应链的建立，新的焦点正在转向产品定制，以实现改变游戏规则的应用程序。硅二极管、igbt和超结mosfet的替代品为WBG技术的市场做好了准备。在根据选择性拓扑结构调整电气性能以继续提高功率效率、扩大驱动范围、减少重量、尺寸和组件数量，并在工业、汽车和消费领域实现新颖、突破性的最终应用，还有很多潜力。实现循环快速设计的一个关键因素是精确的spice模型，包括热性能和校准封装寄生体，可用于几乎所有流行的模拟器平台，以及快速采样支持、应用说明、定制的SiC和GaN驱动IC以及全球支持基础设施。接下来的十(10)年将见证另一次历史性的变革，基于GaN和SiC的功率半导体将推动电力电子封装集成和应用的根本性发明。在这一过程中，硅器件将几乎从功率开关节点上消失。尽管如此，他们仍将继续在高度集成的功率集成电路和低电压环境中寻求生存。

时间：2020-09-29 关键词：功率半导体电子封装硅替代品
预计到2021年底，台积电将有55台光刻机

预计到明年年底，台积电正EUV光刻机的累计采购量将达到约55台。在今年8月举办的全球技术论坛期间，台积电曾透露，在目前全球在运行的极紫外光刻机中，台积电拥有约一半，芯片产能预计占全球的60%。而根据光刻机制造商ASML年报，从2012年开始交付EUV光刻机开始，公司已经累计向客户交付了超过76台这种光刻机。据此推算，台积电目前拥有的EUV光刻机数量在35~38台左右。 ASML是目前全球唯一能制造EUV光刻机的厂商，对于制造7nm以下制程的芯片至关重要。台积电所需要的光刻机，也就全部来自于该公司。消息人士透露，台积电现正加大光刻工艺的研发力度，预计到2021年年底，EUV光刻机的累计采购量将达到约55台。因此ASML到20221年累计交付的EUV光刻机数量可能会达到近百台。相较之下，有消息称三星电子截至2021年采购EUV的数量累计不到25台。三星电子是台积电在全球范围内最大竞争对手，目前正加速在5nm芯片量产上追赶台积电的脚步，3nm芯片工艺也预定于2022年实现量产。外界人为台积电大量采购EUV光刻机，主要目的在于快速增加的满足客户订单。外媒的报道显示，台积电3nm工艺准备了4波产能，其中首波产能中的大部分，将留给他们的大客户苹果。苹果是台积电的大客户。从2016年iPhone 7系列所搭载的A10芯片开始，苹果的A系列芯片就全部交由台积电独家代工。今年6~8月期间还不断有消息称，受美国对华为“禁令”影响，联发科芯片需求暴增，紧急找台积电代工。预计2020Q1季度联发科订单量会达到1.2万片晶圆。不过消息未得到有关方面证实。高通也据传向台积电追加了订单。不过利好消息没有为台积电股价带来太大涨幅，9月29日台积电收涨1.13%报79.77美元。而另一边，中国最大、全球营收排名第五的芯片制造商中芯国际(SMIC)料将迎来生产经营的困难时期。 9月27日，《金融时报》《华尔街日报》《纽约时报》以及路透社等多家外媒援引美国商务部9月25日的一封，称美国政府已对中芯国际实施出口限制，中芯国际的某些设备供应商现在必须申请出口许可证。这一消息被视为美国加大“制裁”中芯国际的信号。如果“制裁”落地，势必对中芯国际的生产经营造成极大冲击。根据美国商务部的进出口管理条例，使用美国技术和装备生产的的产品将受到管控。中芯国际作为芯片制造商将很难以获得生产所需的原材料和设备，同时，公司的芯片出口亦将需要获得美商务部的许可。中芯国际早在两年前就已经向荷兰ASML公司购买了用于生产7nm芯片的光刻机，但由于美国的多次干预无法到货。中芯国际在这批光刻机上，前后共花费了1.2亿美元和2年时间。 “信函副本”的消息一出，随即带来了股市的震荡。周一上午中芯国际H股以17.16元低开，较上一交易日暴跌7.6%，成交额7200万元。但随后股价逐渐震荡拉升，跌幅以已收窄至4%;A股则以4%的跌幅低开，并在早盘末尾扩大至6%。芯片行业乃至整个科技产业如今尤为敏感，市场担心中芯国际将会成为下一个华为。但其他中国大陆芯片制造商，也在努力突破光刻机瓶颈。

时间：2020-09-29 关键词：台积电 asml 光刻机
MEMS封装中会遇到的问题有哪些？

为了适应MEMS技术的发展，人们开发了许多新的MEMS封装技术和工艺，如阳极键合，硅熔融键合、共晶键合等，已基本建立起自己的封装体系。现在人们通常将MEMS封装分为四个层次：即裸片级封装(Die Level)、器件级封装(Device Level)、硅圆片级封装(Wafer Lever Packaging)、单芯片封装(Single Chip Packaging)和系统级封装(System on Packaging)。但随着MEMS技术研究的深入和迅猛发展，以及MEMS器件本身所具有的多样性和复杂性，使得MEMS封装仍然面临着许多新的问题需要解决，如在硅圆片切割时，如何对微结构进行保护，防止硅粉尘破坏芯片;在微结构的释放过程中，如何防止运动部件与衬底发生粘连等;在器件封装中应力的释放，以及封装及接口的标准化等问题，此外还有封装性能的可靠性及可靠性评价问题等。下面从MEMS封装的层次以及封装标准和封装的可靠性方面来阐述MEMS封装中所面临的一些问题。 1、裸片级封装(Die level) 裸片级封装通常是指钝化、隔离、键合和划片等工艺，其目的是为裸片的后续加工和使用提供保护。从硅圆片上分离裸片的常用方法是采用高速旋转的晶刚石刀片进行切割，在切割的同时，必须用高净化水对硅圆片表面进行冲洗。这种为集成电路开发的裸片切割方法对保护裸片上的关键电路不受硅粉尘的污染是非常有效的。硅片表面的水膜对集成芯片有很好的保护作用。然而，由于MEMS比IC有更复杂的结构，如有腔体、运动部件以及更复杂的三维结构等，用这种裸片切割方法分离这些MEMS芯片，却因为水、硅粉尘的原因而很容易损坏或阻塞芯片的灵巧结构。为了防止MEMS芯片受损，必须在设计芯片阶段就开始考虑对芯片结构的保护。裸芯片腔体封装是一种常用的方法。封装时有一个硅片基板裸片和一个硅“盖帽”裸片，先将MEMS芯片贴到基板裸片上，再将“盖帽”裸片键合到基板裸片上，从而形成一个密封腔体来保护MEMS器件。钝化保护器件的方法也常用，这层保护层的厚度约为2-3μm。用有机保护层对芯片进行保护是很有效的，但存在的问题是有机物随着时间容易老化，典型的涂层是硅胶，硅胶容易变干和变硬，这在许多应用中限制了它的有效寿命。此外，将裸片与环境隔离的方法还有粘接工艺和键合工艺。粘接工艺主要使用环氧树脂、RTV、硅橡胶等粘接剂，环氧树脂用作粘接具有使用更简单，在固化时不要求升温，对冲击、振动能提供了很好的保护，具有价格优势等特点。粘接方式的缺点是没有抗拉强度，易老化，而且不能做到密封，这在要求有可靠的机械强度和密封性能或者要求器件不受过强运动冲击的应用中是远远不能满足实际要求的。解决这一问题的方法是用键合工艺对裸片进行封装，键合工艺包括阳极键合、焊料焊接、硅熔融键合、玻璃粉键合及共晶键合等。 2、器件级封装(Device level) 器件级封装通常由MEMS器件、电源、信号调理和补偿、以及与系统的机械和电的接口等几部分组成。器件级封装旨在提高和确保器件的性能、减小尺寸和降低价格。与电子器件相比，MEMS接口更复杂、涉及的面更广。缺乏标准和标准化产品一直阻碍着MEMS的商业化。器件封装连接的方法很多，包括环氧树脂或其它粘接方法、热熔方法(如电阻焊、回流焊)、芯片的互连包括引线键合、载带自动焊、倒装芯片技术等。尽管对特定的工作环境没有确切的定义，但要求在整个工作环境中，封装结构在机械强度、抵抗水压或空气压力的能力以及引线连接强度等方面必须是可靠的。 3、圆片级封装(Wafer Level) 在应用MEMS技术制造传感器过程中，人们一直努力想通过器件设计和制造工艺本身来减小MEMS封装所面临的挑战。

时间：2020-09-29 关键词：芯片封装 mems技术
MEMS封装的功能

封装必须提供元器件与外部系统的接口。其根本目的在于以最小的尺寸和重量、最低的价格和尽可能简单的结构服务于具有特定功能的一组元器件。 MEMS封装的功能包括了微电子封装的功能部分，即原有的电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护等外，还应增加一些特殊的功能和要求。 1)机械支撑：MEMS器件是一种易损器件，因此需要机械支撑来保护器件在运输、存储和工作时，避免热和机械冲击、振动、高的加速度、灰尘和其它物理损坏。另外对于某些特殊功能的器件需要有定位用的机械支撑点，如加速度传感器等。 2)环境隔离：环境隔离有两种功能，一种是仅仅用作机械隔离，即封装外壳仅仅起到保护MEMS器件不受到像跌落或者操作不当时受到机械损坏。另一种是气密和非气密保护，对可靠性要求十分严格的应用领域必须采用气密性保护封装，防止MEMS器件在环境中受到化学腐蚀和物理损坏。同时在制造和密封时要防止湿气可能被引进到封装腔内。对工作环境较好的应用领域可采用非气密封装。 3)提供与外界系统和媒质的接口：由于封装外壳是MEMS器件及系统与外界的主要接口，外壳必须能完成电源、电信号或射频信号与外界的电连接，同时大部分的MEMS芯片还要求提供与外界媒质的接口。 4)提供热的传输通道：对带有功率放大器、其它大信号电路和高集成度封装的MEMS器件，在封装设计时热的释放是一个应该认真对待的问题。封装外壳必须提供热量传递的通道。由于MEMS的特殊性和复杂性，还由于MEMS种类繁多，封装的功能还要增加如下几点： 5)低应力。在MEMS器件中，用三维加工技术制造微米或纳米尺度的零件或部件，如悬臂梁、微镜、深槽、扇片等，精度高，但十分脆弱，因此MEMS封装应产生对器件最小的应力。 6)高真空度。这是MEMS器件的要求，以使可动部件具有活动性，并运动自如。因为在“真空”中，就可以大大减小甚至消除摩擦，既能减小能源消耗，又能达到长期、可靠地工作目标。 7)高气密性。一些MEMS器件，如陀螺仪，必须在稳定地气密性条件下方能可靠、长期地工作。严格地说，封装都是不气密的，所以只有用高气密性的封装来解决稳定的气密性问题。有的MEMS封装气密性要求达到1×10E-12Pa·m3/s。 8)高隔离度。MEMS的目标是把集成电路、微细加工元件和MEMS器件集成在一起形成微系统，完成信息的获取、传输、处理和执行等功能。MEMS常需要有高的隔离度，对MEMS射频开关更为重要。 9)特殊的封装环境与引出。某些MEMS器件的工作环境是液体、气体或透光的环境，MEMS封装必须构成稳定的环境，并能使液体、气体稳定流动，使光纤输入具有低损耗、高精度对位的特性等。

时间：2020-09-29 关键词：芯片封装 mems器件
常用的MEMS封装形式

MEMS封装形式与技术主要源于IC封装技术。 IC封装技术的发展历程和水平代表了整个封装技术(包括MEMS封装和光电子器件封装)的发展历程及水平。目前在MEMS封装中比较常用的封装形式有无引线陶瓷芯片载体封装(LCCC-Leadless Ceramic Chip Carrier)、金属封装、金属陶瓷封装等，在IC封装中倍受青睐的球栅阵列封装(BGA-Ball Grid Array)、倒装芯片技术(FCT-Flip Chip Technology)、芯片尺寸封装(CSP-Chip Size Package)和多芯片模块封装(MCM-Multi-Chip Module)已经逐渐成为MEMS封装中的主流。 BGA封装的主要优点是它采用了面阵列端子封装、使它与QFP(四边扁平封装)相比，在相同端子情况下，增加了端子间距(1.00mm，1.27mm，1.50mm)，大大改善了组装性能，才使它得以发展和推广应用。 21世纪BGA将成为电路组件的主流基础结构。从某种意义上讲，FCT是一种芯片级互连技术(其它互连技术还有引线键合、载带自动键合)，但是它由于具有高性能、高I/O数和低成本的特点，特别是其作为“裸芯片”的优势，已经广泛应用于各种MEMS封装中。 CSP的英文含义是封装尺寸与裸芯片相同或封装尺寸比裸芯片稍大。日本电子工业协会对CSP规定是芯片面积与封装尺寸面积之比大于80%。 CSP与BGA结构基本一样，只是锡球直径和球中心距缩小了、更薄了，这样在相同封装尺寸时可有更多的I/O数，使组装密度进一步提高，可以说CSP是缩小了的BGA。在MCM封装中最常用的两种方法是高密度互连(High Density Interconnect简称HDI)和微芯片模块D型(Micro Chip Module D简称MCM-D)封装技术。高密度互连(HDI)MEMS封装的特点是把芯片埋进衬底的空腔内，在芯片上部做出薄膜互连结构。而微模块系统MCM-D封装是比较传统的封装形式，它的芯片位于衬底的顶部，芯片和衬底间的互连是通过引线键合实现。 HDI工艺对MEMS封装来说有很大的优越性。由于相对于引线键合来说使用了直接金属化，芯片互连仅产生很低的寄生电容和电感，工作频率可达1GHz以上。 HDI还可以扩展到三维封装，并且焊点可以分布在芯片表面任何位置以及MCM具有可修复的特性。

时间：2020-09-29 关键词：芯片制造芯片封装 ic