印度理工學院:研發(fā)TPU/石墨烯應變傳感器，用于監(jiān)測人體運動

傳感新品

【印度理工學院:研發(fā)TPU/石墨烯應變傳感器，用于監(jiān)測人體運動】

在護理點應用領域，開發(fā)一種能夠讀出無串擾信號同時確定各種活動生理參數(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，但對此類傳感器產(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，因此由于其與人類皮膚的不一致性而限制了其在醫(yī)療保健監(jiān)測中的可用性。結(jié)合這些方面，開發(fā)用于監(jiān)測人體運動和活動參數(shù)的可回收無串擾柔性傳感器的研究還很少。

印度理工學院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，研究報告了一種可回收的柔性傳感器的開發(fā)，該傳感器可以為檢測應變和壓力的微小變化提供準確的數(shù)據(jù)。所開發(fā)的傳感器可以由于應變和壓力而單獨產(chǎn)生的信號。

因此，它可以提供無串擾的輸出。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%應變下的拉伸應變靈敏度為GF?3.375，在100–150%應變下的張力應變靈敏度為10.551，壓力靈敏度為?0.25 kPa–1。我們證明了應變傳感器在監(jiān)測各種人體運動方面的適用性，從非常小的眨眼應變到具有明確峰值的肘部彎曲的大應變，以及165ms的非常快的響應和恢復時間。接收到的信號大多是無電滯回的。為了確認可回收性，開發(fā)的傳感器被回收了三次。在不影響傳感能力的情況下，通過回收注意到靈敏度的邊際下降。這些發(fā)現(xiàn)有望為開發(fā)碳足跡更小的柔性傳感器開辟一條新途徑。

開發(fā)了一種可回收、高拉伸、柔性和靈敏的TPU/石墨烯納米復合傳感器，通過一種易于制造的方法，對拉伸應變、彎曲應變和壓力表現(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性監(jiān)測人體運動。該傳感器具有獨特的能力，可以完美地破譯大小應變?；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)為使用所開發(fā)的TPU/石墨烯納米復合傳感器跟蹤人類健康、運動表現(xiàn)和人機交互提供了光明的前景。這證實了所開發(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)，這反過來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。

傳感動態(tài)

【美國陸軍探索石墨烯傳感器，通過AR+意念方式控制機器人】

如果大家有印象，微軟有研發(fā)過一個機器人+ AR框架，基于HoloLens實現(xiàn)機器人操控交互。另外，正在積極研發(fā)軍工版微軟HoloLens的美國陸軍同樣有在探索“機器人+ AR”的協(xié)同作戰(zhàn)行動。

這種機器人+ AR的解決方案可以免除攜帶主機、鍵盤、控制器等多余硬件設備的需要，同時允許用戶直接在視場可視化各種數(shù)據(jù)信息，進一步優(yōu)化控制機器人的能力。

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

這對于軍事領域同樣重要，因為現(xiàn)在無人機器的應用越發(fā)廣泛，但對于無人機器與士兵的協(xié)同作戰(zhàn)，任何多余的動作或言語都可能會暴露士兵的位置，并造成生命威脅。

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

腦機接口系統(tǒng)通常由三個模塊組成：外部感覺刺激、傳感接口和神經(jīng)信號處理單元。其中，傳感接口通過植入或可穿戴神經(jīng)傳感器（如腦電圖EEG電極）檢測皮層電活動，對人類意圖（頻率為~150 Hz的腦電波）進行編碼。

對于可穿戴神經(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)傳感器依賴于在頭皮和頭發(fā)涂抹導電凝膠電解質(zhì)，而凝膠的使用會導致皮膚刺激、感染風險、過敏反應、以及由于凝膠逐漸干燥而不適合長期操作等問題。

由于具有非常薄的性質(zhì)，加上高導電性、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（為了測量來自頭部枕葉區(qū)域的EEG信號，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傳感器，可用于檢測枕葉區(qū)域的腦電圖信號。實驗表明，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，并且可以實現(xiàn)與濕式傳感器相當?shù)男旁氡取?/p>

然后，團隊將完整的腦機接口平臺aBRI與微軟HoloLens，以支持用戶通過AR+意念的方式來控制機器人。

具體來說，aBRI平臺由四個主要組件組成：接口設備，移動腦電圖系統(tǒng)，單板計算機，以及機器人系統(tǒng)。所有主要組件都通過傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進行通信。被試首先接受手機界面的培訓，以熟悉aBRI平臺和腦機接口應用程序。然后他們穿戴微軟HoloLens，并使用aBRI與Q-UGV機器人交互。

團隊表示：“我們的技術(shù)可以在兩秒內(nèi)發(fā)出至少九個命令。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。我們同時探索了如何最大限度地減少來自身體和環(huán)境的噪音，以從操作員的大腦中獲得更清晰的信號?！?/p>

值得一提的是，據(jù)Techxplore報道，澳大利亞陸軍同樣測試了這項技術(shù)。其中，士兵使用腦機接口以免手免語音方式操作Ghost Robotics四足機器人，而準確率高達94%。

【芯片要大漲價？ARM 已通知小米等客戶將改變授權(quán)模式】

北京時間 3 月 23 日消息，知情人士稱，軟銀集團旗下英國芯片設計巨頭 ARM 正尋求提高其芯片設計的價格，該公司希望在今年備受期待的紐約首次公開招股 (IPO) 之前提高收入。目前，超過 95% 的智能機都使用了 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，告訴他們公司將徹底轉(zhuǎn)變商業(yè)模式。ARM 計劃停止根據(jù)芯片的價值向芯片制造商收取使用其設計的特許權(quán)使用費，轉(zhuǎn)而根據(jù)設備的價值向芯片制造商收費。這意味，該公司每售出一款芯片設計就能多賺幾倍的錢，因為智能手機平均售價要比芯片貴得多。

這一變化是數(shù)十年來 ARM 對其商業(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，在 ARM 即將上市之際吸引投資者。

“這相當于 ARM 找到客戶對他們說，‘我們希望在基本相同的東西上獲得更多報酬’，”一名去年離開 ARM 的前高級員工表示：“軟銀目前所做的是測試 ARM 壟斷地位具備的市場價值?！?/p>

客戶不愿接受

軟銀的目標是最快在明年開始促成 ARM 的定價大調(diào)整，但是目前為止，由于客戶不愿接受新的安排，該公司一直感到沮喪。軟銀在 2016 年以 243 億英鎊收購了 ARM，計劃在 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 等多家中國智能手機制造商，都被告知了 ARM 擬議的定價政策變化。ARM 將其芯片設計授權(quán)給多家芯片制造商，供它們用于制造智能手機、電腦和汽車所使用的芯片。ARM 對其芯片設計收取授權(quán)費，然后對售出的每個芯片收取經(jīng)常性的特許權(quán)使用費。

根據(jù) ARM 提出的新商業(yè)模式，特許權(quán)使用費將根據(jù)移動設備的平均售價來設定，而不是芯片的平均售價。這些變化將主要涉及 ARM 最著名的“Cortex-A”設計，這對智能手機處理器的開發(fā)至關(guān)重要。根據(jù)設備價格收費在電信設備市場是很普遍的做法，高通、諾基亞和愛立信都對其專利采用了類似的模式。但是，ARM 的問題在于，它在很久之前就建立了一種不同的銷售模式，現(xiàn)在又試圖改變定價策略。

高通智能手機計算芯片的平均價格約為 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 1 昆多賈拉 (Sravan Kundojjala) 表示，ARM 根據(jù)其設計向每枚售出的芯片收取約 1% 至 2% 的特許權(quán)使用費。相比之下，2022 年智能手機的平均售價為 335 美元。盡管 ARM 不太可能尋求按照每臺設備價值收取高達 1% 至 2% 的使用費，但知情人士表示，該公司將以顯著提高整體利潤的方式設定新定價。

目前為止，一家在中國市場占據(jù)領先的智能手機制造商拒絕了 ARM 的提價計劃，其高管表示：“擬議的特許權(quán)使用費將至少比 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 年實施。”

蘋果公司等部分 ARM 客戶既是芯片制造商，也是設備制造商，并與 ARM 簽訂了特殊的授權(quán)和特許權(quán)使用費協(xié)議。了解蘋果近期討論的高管表示，該公司沒有參與有關(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。

【2022年，中國大陸3大芯片代工廠，合計增長50%，拿下11%市場】

自從2020年末開始全球大缺芯后，芯片代工業(yè)就迎來了高速狂飆時代，晶圓供不應求，價格不斷上漲。于是不管是臺積電，還是其它小晶圓廠，量價齊升，大家業(yè)績大增。

不過到了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了，晶圓供過于求，開始降價，產(chǎn)能利用率也下滑。

不過從數(shù)據(jù)來看，中國大陸的三大晶圓代工廠，在2022年還是取得了輝煌的成績，也是全球前10大晶圓代工廠中，綜合增長最快的。

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

其中中芯國際的營收為485億元，市場份額為6.01%，增長率高達40.58%，營收、增長率在前10大企業(yè)中都排第四。

而華虹集團營收為289億元，市場份額3.58%，增長率高達51.87%，前10大企業(yè)中排第二。晶合集成營收為104億元，份額為1.29%，增長率高達92.59%，從增長率來看，前10名中排第一。

這三大廠商合計營收為878億元，合計市場份額為11%，而三大企業(yè)的合計增長率高達50%，從綜合增長率來看，應該是全球排名第一的。

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

前段時間有美國媒體稱，美國的打壓，可能會限制中國大陸在先進芯片制造上的能力，但會導致全球的低端芯片市場，可能會被中國廠商占領。

從這個數(shù)據(jù)來看，這個可能性完全有可能變成現(xiàn)實，因為中國大陸的廠商高速發(fā)展，設計、代工、封測等增長率遠高于全球平均水平。

這樣發(fā)展下去，也許先進工確實受限，但成熟工藝產(chǎn)能肯定會不斷飆升，再加上中國大陸市場大，需求大，能夠撐起這些產(chǎn)能。

再從成熟產(chǎn)能出發(fā)，向先進工藝出發(fā)，這樣基礎扎實，一步一個腳印，脖子變得越來越粗，以后想卡都卡不住了。

【宇稱電子獲長城汽車數(shù)千萬戰(zhàn)略融資，加速激光雷達接收端芯片的量產(chǎn)研發(fā)】

近日，高性能單光子探測集成電路解決方案提供商宇稱電子完成數(shù)千萬元戰(zhàn)略融資，投資方為長城汽車旗下長城資本。融資資金將主要用于加速激光雷達接收端芯片的量產(chǎn)研發(fā)。

宇稱電子是由一群從海外學成回國創(chuàng)業(yè)的物理、電子、光學博士所組建的集成電路設計公司，主要從事基于dToF技術(shù)的單光子敏感探測器SiPM&SPAD及高精度微電子信號處理芯片ASIC的研發(fā)與設計。

從市場角度來看，dToF原理的高精度距離測量系統(tǒng)的方案有著高靈敏度、高精度的優(yōu)勢。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能力。所以該項技術(shù)在激光雷達、消費類電子、醫(yī)療成像、工業(yè)檢測等下游應用廣泛應用。

但是該項技術(shù)的核心SPAD接收芯片的設計技術(shù)，長期被國際一線半導體大廠所掌控。芯片市場被ST、AMS、SONY等歐美半導體供應商壟斷，所以該芯片的制造能力依賴于海外的半導體產(chǎn)業(yè)鏈。

宇稱電子自成立之初，就樹立了國芯國造、以底層技術(shù)研發(fā)推動自主產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品升級的決心。不依賴外部的IP，和國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)鏈配套廠商緊密配合。目前，宇稱電子自主設計了用于LiDAR的高集成度SiPM ASIC讀出電路芯片，可以幫助客戶進一步降低成本。

在醫(yī)療方面，宇稱電子與醫(yī)療影像廠商聯(lián)合研發(fā)的PET/CT分子影像診斷信號處理專用ASIC，歷時2年多精心打造，完全基于國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)鏈配套，具有高集成度和多通道等特點，達到國際領先的水平，突破高端影像設備“卡脖子”技術(shù)。

2022年，宇稱電子實現(xiàn)了千萬級的營收，預計2023年業(yè)務繼續(xù)保持100%以上的增長速度。

審核編輯黃宇