印度理工學(xué)院:研發(fā)TPU/石墨烯應(yīng)變傳感器，用于監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)

傳感新品

【印度理工學(xué)院:研發(fā)TPU/石墨烯應(yīng)變傳感器，用于監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)】

在護(hù)理點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)一種能夠讀出無(wú)串?dāng)_信號(hào)同時(shí)確定各種活動(dòng)生理參數(shù)的傳感器是很有要求的。雖然有一些非柔性傳感器的例子，但對(duì)此類(lèi)傳感器產(chǎn)生的電子廢物的管理至關(guān)重要。大多數(shù)這種可用的傳感器在形狀上是剛性的，因此由于其與人類(lèi)皮膚的不一致性而限制了其在醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)中的可用性。結(jié)合這些方面，開(kāi)發(fā)用于監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)參數(shù)的可回收無(wú)串?dāng)_柔性傳感器的研究還很少。

印度理工學(xué)院Kinsuk Naskar、Titash Mondal等研究人員在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊發(fā)表名為“Cross-Talk Signal Free Recyclable Thermoplastic Polyurethane/Graphene-Based Strain and Pressure Sensor for Monitoring Human Motions”的論文，研究報(bào)告了一種可回收的柔性傳感器的開(kāi)發(fā)，該傳感器可以為檢測(cè)應(yīng)變和壓力的微小變化提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。所開(kāi)發(fā)的傳感器可以由于應(yīng)變和壓力而單獨(dú)產(chǎn)生的信號(hào)。

因此，它可以提供無(wú)串?dāng)_的輸出。選擇熱塑性聚氨酯和石墨烯作為模型體系。熱塑性聚氨酯/石墨烯傳感器在0–100%應(yīng)變下的拉伸應(yīng)變靈敏度為GF?3.375，在100–150%應(yīng)變下的張力應(yīng)變靈敏度為10.551，壓力靈敏度為?0.25 kPa–1。我們證明了應(yīng)變傳感器在監(jiān)測(cè)各種人體運(yùn)動(dòng)方面的適用性，從非常小的眨眼應(yīng)變到具有明確峰值的肘部彎曲的大應(yīng)變，以及165ms的非常快的響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間。接收到的信號(hào)大多是無(wú)電滯回的。為了確認(rèn)可回收性，開(kāi)發(fā)的傳感器被回收了三次。在不影響傳感能力的情況下，通過(guò)回收注意到靈敏度的邊際下降。這些發(fā)現(xiàn)有望為開(kāi)發(fā)碳足跡更小的柔性傳感器開(kāi)辟一條新途徑。

開(kāi)發(fā)了一種可回收、高拉伸、柔性和靈敏的TPU/石墨烯納米復(fù)合傳感器，通過(guò)一種易于制造的方法，對(duì)拉伸應(yīng)變、彎曲應(yīng)變和壓力表現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏度。這種多靈敏度的高靈活性使傳感器能夠安裝在人體上，并以非常高的可靠性和可重復(fù)性監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)。該傳感器具有獨(dú)特的能力，可以完美地破譯大小應(yīng)變?；厥兆疃嗳?，不僅保持了適度良好的拉伸和壓力敏感性?；厥盏腡PU/石墨烯菌株展示了其監(jiān)測(cè)各種生理參數(shù)的能力，如眨眼、手指彎曲和壓力。這些發(fā)現(xiàn)為使用所開(kāi)發(fā)的TPU/石墨烯納米復(fù)合傳感器跟蹤人類(lèi)健康、運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和人機(jī)交互提供了光明的前景。這證實(shí)了所開(kāi)發(fā)的TPU/石墨烯傳感器將有助于建立一種更好的可持續(xù)技術(shù)，這反過(guò)來(lái)又有助于用更少的電子廢物保持我們的星球更美麗、更環(huán)保。

傳感動(dòng)態(tài)

【美國(guó)陸軍探索石墨烯傳感器，通過(guò)AR+意念方式控制機(jī)器人】

如果大家有印象，微軟有研發(fā)過(guò)一個(gè)機(jī)器人+ AR框架，基于HoloLens實(shí)現(xiàn)機(jī)器人操控交互。另外，正在積極研發(fā)軍工版微軟HoloLens的美國(guó)陸軍同樣有在探索“機(jī)器人+ AR”的協(xié)同作戰(zhàn)行動(dòng)。

這種機(jī)器人+ AR的解決方案可以免除攜帶主機(jī)、鍵盤(pán)、控制器等多余硬件設(shè)備的需要，同時(shí)允許用戶(hù)直接在視場(chǎng)可視化各種數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步優(yōu)化控制機(jī)器人的能力。

現(xiàn)在，隨著腦機(jī)接口BMI的迅速發(fā)展，業(yè)界開(kāi)始探索直接通過(guò)意念+AR的方式來(lái)控制機(jī)器人。這對(duì)于一系列的領(lǐng)域都具有應(yīng)用潛力，例如允許殘障人士通過(guò)意念控制輪椅或操作假肢等等。

這對(duì)于軍事領(lǐng)域同樣重要，因?yàn)楝F(xiàn)在無(wú)人機(jī)器的應(yīng)用越發(fā)廣泛，但對(duì)于無(wú)人機(jī)器與士兵的協(xié)同作戰(zhàn)，任何多余的動(dòng)作或言語(yǔ)都可能會(huì)暴露士兵的位置，并造成生命威脅。

所以在悉尼科技大學(xué)，研究人員正在與澳大利亞陸軍和國(guó)防創(chuàng)新中心合作，共同研發(fā)一種基于干式可穿戴腦機(jī)接口和微軟HoloLens的機(jī)器人控制方法。

腦機(jī)接口系統(tǒng)通常由三個(gè)模塊組成：外部感覺(jué)刺激、傳感接口和神經(jīng)信號(hào)處理單元。其中，傳感接口通過(guò)植入或可穿戴神經(jīng)傳感器（如腦電圖EEG電極）檢測(cè)皮層電活動(dòng)，對(duì)人類(lèi)意圖（頻率為~150 Hz的腦電波）進(jìn)行編碼。

對(duì)于可穿戴神經(jīng)傳感器的方式，這與軍用頭盔十分相配，比如說(shuō)基于微軟HoloLens的IVAS頭戴式硬件。

然而，傳統(tǒng)的可穿戴神經(jīng)傳感器依賴(lài)于在頭皮和頭發(fā)涂抹導(dǎo)電凝膠電解質(zhì)，而凝膠的使用會(huì)導(dǎo)致皮膚刺激、感染風(fēng)險(xiǎn)、過(guò)敏反應(yīng)、以及由于凝膠逐漸干燥而不適合長(zhǎng)期操作等問(wèn)題。

由于具有非常薄的性質(zhì)，加上高導(dǎo)電性、生物相容性、耐腐蝕性和在汗液中的穩(wěn)定性，可以用作侵入性和非侵入性神經(jīng)接口的傳感器，諸如石墨烯和石墨烯衍生物這樣的二維納米材料非常適合作為腦機(jī)接口傳感器的電極材料。

然而，大多數(shù)基于二維材料的非侵入性傳感器通常由具有平坦表面的薄膜電極組成，并且不適用于頭皮有毛區(qū)域（為了測(cè)量來(lái)自頭部枕葉區(qū)域的EEG信號(hào)，傳感器需要放置在后腦勺，而這里通常存在頭發(fā)覆蓋）。

所以，澳大利亞悉尼科技大學(xué)的研究人員探索了一種亞納米厚外延石墨烯的三維微圖案?jìng)鞲衅?，可用于檢測(cè)枕葉區(qū)域的腦電圖信號(hào)。實(shí)驗(yàn)表明，這種干式外延石墨烯傳感器顯示出低阻抗的有效皮膚接觸，并且可以實(shí)現(xiàn)與濕式傳感器相當(dāng)?shù)男旁氡取?/p>

然后，團(tuán)隊(duì)將完整的腦機(jī)接口平臺(tái)aBRI與微軟HoloLens，以支持用戶(hù)通過(guò)AR+意念的方式來(lái)控制機(jī)器人。

具體來(lái)說(shuō)，aBRI平臺(tái)由四個(gè)主要組件組成：接口設(shè)備，移動(dòng)腦電圖系統(tǒng)，單板計(jì)算機(jī)，以及機(jī)器人系統(tǒng)。所有主要組件都通過(guò)傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行通信。被試首先接受手機(jī)界面的培訓(xùn)，以熟悉aBRI平臺(tái)和腦機(jī)接口應(yīng)用程序。然后他們穿戴微軟HoloLens，并使用aBRI與Q-UGV機(jī)器人交互。

團(tuán)隊(duì)表示：“我們的技術(shù)可以在兩秒內(nèi)發(fā)出至少九個(gè)命令。這意味著我們有九種不同的命令，操作員可以在這九種命令中選擇一種。我們同時(shí)探索了如何最大限度地減少來(lái)自身體和環(huán)境的噪音，以從操作員的大腦中獲得更清晰的信號(hào)。”

值得一提的是，據(jù)Techxplore報(bào)道，澳大利亞陸軍同樣測(cè)試了這項(xiàng)技術(shù)。其中，士兵使用腦機(jī)接口以免手免語(yǔ)音方式操作Ghost Robotics四足機(jī)器人，而準(zhǔn)確率高達(dá)94%。

【芯片要大漲價(jià)？ARM 已通知小米等客戶(hù)將改變授權(quán)模式】

北京時(shí)間 3 月 23 日消息，知情人士稱(chēng)，軟銀集團(tuán)旗下英國(guó)芯片設(shè)計(jì)巨頭 ARM 正尋求提高其芯片設(shè)計(jì)的價(jià)格，該公司希望在今年備受期待的紐約首次公開(kāi)招股 (IPO) 之前提高收入。目前，超過(guò) 95% 的智能機(jī)都使用了 ARM 的芯片架構(gòu)。

多名業(yè)內(nèi)高管和前員工表示，ARM 最近已通知了幾家大客戶(hù)，告訴他們公司將徹底轉(zhuǎn)變商業(yè)模式。ARM 計(jì)劃停止根據(jù)芯片的價(jià)值向芯片制造商收取使用其設(shè)計(jì)的特許權(quán)使用費(fèi)，轉(zhuǎn)而根據(jù)設(shè)備的價(jià)值向芯片制造商收費(fèi)。這意味，該公司每售出一款芯片設(shè)計(jì)就能多賺幾倍的錢(qián)，因?yàn)?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/11230/" target="_blank">智能手機(jī)平均售價(jià)要比芯片貴得多。

這一變化是數(shù)十年來(lái) ARM 對(duì)其商業(yè)戰(zhàn)略做出的最大調(diào)整之一。目前，軟銀 CEO 孫正義 (Masayoshi Son) 正尋求提高 ARM 的利潤(rùn)，在 ARM 即將上市之際吸引投資者。

“這相當(dāng)于 ARM 找到客戶(hù)對(duì)他們說(shuō)，‘我們希望在基本相同的東西上獲得更多報(bào)酬’，”一名去年離開(kāi) ARM 的前高級(jí)員工表示：“軟銀目前所做的是測(cè)試 ARM 壟斷地位具備的市場(chǎng)價(jià)值?！?/p>

客戶(hù)不愿接受

軟銀的目標(biāo)是最快在明年開(kāi)始促成 ARM 的定價(jià)大調(diào)整，但是目前為止，由于客戶(hù)不愿接受新的安排，該公司一直感到沮喪。軟銀在 2016 年以 243 億英鎊收購(gòu)了 ARM，計(jì)劃在 ARM IPO 后保留多數(shù)股權(quán)。

據(jù)幾名了解談判的知情人士透露，聯(lián)發(fā)科、紫光展銳、高通以及小米、OPPO 等多家中國(guó)智能手機(jī)制造商，都被告知了 ARM 擬議的定價(jià)政策變化。ARM 將其芯片設(shè)計(jì)授權(quán)給多家芯片制造商，供它們用于制造智能手機(jī)、電腦和汽車(chē)所使用的芯片。ARM 對(duì)其芯片設(shè)計(jì)收取授權(quán)費(fèi)，然后對(duì)售出的每個(gè)芯片收取經(jīng)常性的特許權(quán)使用費(fèi)。

根據(jù) ARM 提出的新商業(yè)模式，特許權(quán)使用費(fèi)將根據(jù)移動(dòng)設(shè)備的平均售價(jià)來(lái)設(shè)定，而不是芯片的平均售價(jià)。這些變化將主要涉及 ARM 最著名的“Cortex-A”設(shè)計(jì)，這對(duì)智能手機(jī)處理器的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。根據(jù)設(shè)備價(jià)格收費(fèi)在電信設(shè)備市場(chǎng)是很普遍的做法，高通、諾基亞和愛(ài)立信都對(duì)其專(zhuān)利采用了類(lèi)似的模式。但是，ARM 的問(wèn)題在于，它在很久之前就建立了一種不同的銷(xiāo)售模式，現(xiàn)在又試圖改變定價(jià)策略。

高通智能手機(jī)計(jì)算芯片的平均價(jià)格約為 40 美元，聯(lián)發(fā)科為 17 美元，紫光展銳為 6 美元。TechInsights 分析師斯拉萬(wàn) 1 昆多賈拉 (Sravan Kundojjala) 表示，ARM 根據(jù)其設(shè)計(jì)向每枚售出的芯片收取約 1% 至 2% 的特許權(quán)使用費(fèi)。相比之下，2022 年智能手機(jī)的平均售價(jià)為 335 美元。盡管 ARM 不太可能尋求按照每臺(tái)設(shè)備價(jià)值收取高達(dá) 1% 至 2% 的使用費(fèi)，但知情人士表示，該公司將以顯著提高整體利潤(rùn)的方式設(shè)定新定價(jià)。

目前為止，一家在中國(guó)市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)先的智能手機(jī)制造商拒絕了 ARM 的提價(jià)計(jì)劃，其高管表示：“擬議的特許權(quán)使用費(fèi)將至少比 ARM 目前獲得的高出數(shù)倍。我們被告知，他們希望這些變化能從 2024 年實(shí)施。”

蘋(píng)果公司等部分 ARM 客戶(hù)既是芯片制造商，也是設(shè)備制造商，并與 ARM 簽訂了特殊的授權(quán)和特許權(quán)使用費(fèi)協(xié)議。了解蘋(píng)果近期討論的高管表示，該公司沒(méi)有參與有關(guān)改變 ARM 商業(yè)模式的討論。

ARM、軟銀、高通、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳、小米和 OPPO 不予置評(píng)。

【2022年，中國(guó)大陸3大芯片代工廠，合計(jì)增長(zhǎng)50%，拿下11%市場(chǎng)】

自從2020年末開(kāi)始全球大缺芯后，芯片代工業(yè)就迎來(lái)了高速狂飆時(shí)代，晶圓供不應(yīng)求，價(jià)格不斷上漲。于是不管是臺(tái)積電，還是其它小晶圓廠，量?jī)r(jià)齊升，大家業(yè)績(jī)大增。

不過(guò)到了2022年下半年，芯片產(chǎn)業(yè)下行，晶圓廠們的日子也不太好過(guò)了，晶圓供過(guò)于求，開(kāi)始降價(jià)，產(chǎn)能利用率也下滑。

不過(guò)從數(shù)據(jù)來(lái)看，中國(guó)大陸的三大晶圓代工廠，在2022年還是取得了輝煌的成績(jī)，也是全球前10大晶圓代工廠中，綜合增長(zhǎng)最快的。

如上圖所示，不考慮三星的話，全球Top10的專(zhuān)屬晶圓代工企業(yè)中，中國(guó)大陸的企業(yè)有三家，分別是中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)、晶合集成這三家，排名分別是第四、五、九名。

其中中芯國(guó)際的營(yíng)收為485億元，市場(chǎng)份額為6.01%，增長(zhǎng)率高達(dá)40.58%，營(yíng)收、增長(zhǎng)率在前10大企業(yè)中都排第四。

而華虹集團(tuán)營(yíng)收為289億元，市場(chǎng)份額3.58%，增長(zhǎng)率高達(dá)51.87%，前10大企業(yè)中排第二。晶合集成營(yíng)收為104億元，份額為1.29%，增長(zhǎng)率高達(dá)92.59%，從增長(zhǎng)率來(lái)看，前10名中排第一。

這三大廠商合計(jì)營(yíng)收為878億元，合計(jì)市場(chǎng)份額為11%，而三大企業(yè)的合計(jì)增長(zhǎng)率高達(dá)50%，從綜合增長(zhǎng)率來(lái)看，應(yīng)該是全球排名第一的。

畢竟另外的7大非中國(guó)大陸的企業(yè)，大家的增長(zhǎng)率均沒(méi)有超過(guò)50%，增長(zhǎng)率最高的是臺(tái)積電，其增長(zhǎng)率只有47.65%，另外的大部分增長(zhǎng)率在30%以下。

前段時(shí)間有美國(guó)媒體稱(chēng)，美國(guó)的打壓，可能會(huì)限制中國(guó)大陸在先進(jìn)芯片制造上的能力，但會(huì)導(dǎo)致全球的低端芯片市場(chǎng)，可能會(huì)被中國(guó)廠商占領(lǐng)。

從這個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)看，這個(gè)可能性完全有可能變成現(xiàn)實(shí)，因?yàn)橹袊?guó)大陸的廠商高速發(fā)展，設(shè)計(jì)、代工、封測(cè)等增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于全球平均水平。

這樣發(fā)展下去，也許先進(jìn)工確實(shí)受限，但成熟工藝產(chǎn)能肯定會(huì)不斷飆升，再加上中國(guó)大陸市場(chǎng)大，需求大，能夠撐起這些產(chǎn)能。

再?gòu)某墒飚a(chǎn)能出發(fā)，向先進(jìn)工藝出發(fā)，這樣基礎(chǔ)扎實(shí)，一步一個(gè)腳印，脖子變得越來(lái)越粗，以后想卡都卡不住了。

【宇稱(chēng)電子獲長(zhǎng)城汽車(chē)數(shù)千萬(wàn)戰(zhàn)略融資，加速激光雷達(dá)接收端芯片的量產(chǎn)研發(fā)】

近日，高性能單光子探測(cè)集成電路解決方案提供商宇稱(chēng)電子完成數(shù)千萬(wàn)元戰(zhàn)略融資，投資方為長(zhǎng)城汽車(chē)旗下長(zhǎng)城資本。融資資金將主要用于加速激光雷達(dá)接收端芯片的量產(chǎn)研發(fā)。

宇稱(chēng)電子是由一群從海外學(xué)成回國(guó)創(chuàng)業(yè)的物理、電子、光學(xué)博士所組建的集成電路設(shè)計(jì)公司，主要從事基于dToF技術(shù)的單光子敏感探測(cè)器SiPM&SPAD及高精度微電子信號(hào)處理芯片ASIC的研發(fā)與設(shè)計(jì)。

從市場(chǎng)角度來(lái)看，dToF原理的高精度距離測(cè)量系統(tǒng)的方案有著高靈敏度、高精度的優(yōu)勢(shì)。此外相比傳統(tǒng)的攝像頭，ToF模式的傳感器有著更好的隱私保護(hù)能力。所以該項(xiàng)技術(shù)在激光雷達(dá)、消費(fèi)類(lèi)電子、醫(yī)療成像、工業(yè)檢測(cè)等下游應(yīng)用廣泛應(yīng)用。

但是該項(xiàng)技術(shù)的核心SPAD接收芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)，長(zhǎng)期被國(guó)際一線半導(dǎo)體大廠所掌控。芯片市場(chǎng)被ST、AMS、SONY等歐美半導(dǎo)體供應(yīng)商壟斷，所以該芯片的制造能力依賴(lài)于海外的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。

宇稱(chēng)電子自成立之初，就樹(shù)立了國(guó)芯國(guó)造、以底層技術(shù)研發(fā)推動(dòng)自主產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品升級(jí)的決心。不依賴(lài)外部的IP，和國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈配套廠商緊密配合。目前，宇稱(chēng)電子自主設(shè)計(jì)了用于LiDAR的高集成度SiPM ASIC讀出電路芯片，可以幫助客戶(hù)進(jìn)一步降低成本。

在醫(yī)療方面，宇稱(chēng)電子與醫(yī)療影像廠商聯(lián)合研發(fā)的PET/CT分子影像診斷信號(hào)處理專(zhuān)用ASIC，歷時(shí)2年多精心打造，完全基于國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈配套，具有高集成度和多通道等特點(diǎn)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先的水平，突破高端影像設(shè)備“卡脖子”技術(shù)。

2022年，宇稱(chēng)電子實(shí)現(xiàn)了千萬(wàn)級(jí)的營(yíng)收，預(yù)計(jì)2023年業(yè)務(wù)繼續(xù)保持100%以上的增長(zhǎng)速度。

審核編輯黃宇