傳感新品

【浙江大學: 研究基于磁-應力阻抗和磁彈耦合效應的新型感應式手部康復壓力傳感器】

柔性電子技術因其在人體生理信號監(jiān)測、柔性機器人與可穿戴設備等領域的廣泛應用而備受關注，其常見傳感機制主要包括電阻式、電容式、摩擦電式、壓電式。然而作為電學基本參數之一的電感很少被用作柔性傳感器件的響應信號，這是因為相較于其他傳感機制而言，電感缺少相應的力敏感材料。非晶絲由于其特殊的磁疇結構，其阻抗對外磁場和應力場極為敏感，是一種電感信號的力響應材料，然而其硬而脆的特性很難滿足柔性電子器件軟而韌的要求。因此，如何將非晶絲柔性化且滿足柔性傳感器的性能要求成為了其向柔性電子領域拓展的技術難題。

近日，浙江大學秦發(fā)祥研究員團隊開發(fā)了一種用于手部復健監(jiān)測的新型感應式傳感器，綜合利用了非晶絲的巨磁阻抗（GMI）/應力阻抗（GSI）效應和軟磁體（NdFeB@PDMS）的巨磁彈性效應（GME），為柔性傳感器帶來的新的機制。該傳感器采用一種雙層結構設計，下層為嵌有方螺旋結構非晶絲的PDMS（SSAW&PDMS），上層為含有NdFeB微粒的PDMS泡沫(NdFeB@PDMS)，并沿著平面方向進行充磁。這種非晶絲構型的引入和其與軟基體的復合巧妙地規(guī)避了非晶絲脆弱的缺點，還解決了輸出信號的單調性問題并拓寬了傳感范圍。而軟磁彈層的加入提高了傳感器的靈敏度。隨后，通過一個包含標準電容器的LC諧振電路，將傳感器的工作頻率從GHz范圍調整到MHz范圍，以補償頻率調整造成的性能下降。當傳感器集成到商用分指板中時，它能夠動態(tài)監(jiān)測手部康復效果。

圖1. 傳感器制造關鍵工藝示意圖

研究者采用Taylor-Ulitovsky法制備的玻璃包覆Co68.7Fe4Si11B13Ni1Mo2.3非晶絲作為電感傳感元件，其高磁場/應力敏感性，優(yōu)異的軟磁性能，高機械強度等特點能夠滿足傳感器高靈敏度、高魯棒性的要求。同時相比于低模量的柔性材料，這種剛性傳感材料具備機械可逆且無滯后的優(yōu)勢。在對非晶絲單軸拉伸的應力阻抗特性的研究中，發(fā)現其虛部（感抗）的靈敏度遠大于阻抗模量與實部，進一步驗證了利用電感信號作為傳感信號的可行性。

圖2. Co68.7Fe4Si11B13Ni1Mo2.3非晶絲的形貌、機械和阻抗特性

但是，這種硬而脆的力學特性使其很難單獨作為柔性傳感器件，將非晶絲嵌入軟基體中形成復合材料是將其柔性化的有效策略。然而，在研究中發(fā)現。直接將非晶絲嵌入到PDMS中，其傳感信號不滿足單調性的要求，給傳感信號的解析帶來麻煩。這種先增大后減小的趨勢源于其在受壓條件下磁疇結構的變化。在壓應力下，非晶絲的外殼磁疇會向軸向偏轉且在高壓應力下磁疇運動被阻滯。相反，在拉應力下，非晶絲的外殼磁疇會向周向偏轉，其對應的周向磁導率單調下降。因此，我們設計了一種平面螺旋結構，將具備這種結構的非晶絲嵌入到PDMS中，利用PDMS的正泊松比壓脹特性，將作用在復合材料表面的壓力轉換成作用在非晶絲上的拉應力，解決了傳感信號的單調性問題。但是，僅靠這種方式還沒有將非晶絲的傳感性能利用到機械?？紤]到其磁敏特性，我們進一步設計了一種雙層結構，這種雙層結構包括嵌有螺旋結構非晶絲的PDMS層（SSAW&PDMS）與填充有NdFeB微粒的PDMS泡沫層（NdFeB@PDMS）。

圖3. 解決信號單調性的方法與機制

在對SSAW&PDMS的磁敏特性研究中發(fā)現，其GMI曲線滿足典型的雙峰特性。因此，在利用其GMI效應的時候需要注意，其信號也必須滿足單調下降的條件才能在疊SSAW&PDMS層GSI效應誘導下的單調下降的信號變化規(guī)律，才能實現傳感靈敏度的提升。由于磁彈體在受壓條件下，其磁通密度下降，因此必須將磁彈體的初始磁通密度調整到低于GMI曲線拐點對應的磁場強度。通過調整NdFeB的摻量發(fā)現，當NdFeB微粒的質量分數為8 wt.%時傳感器的靈敏度最高。通過將該磁彈性層集成到系統(tǒng)中，靈敏度比 SSAW&PDMS 提高了約 178%。該傳感器信號漂移小，在階躍加載（最大 115 kPa）下具有良好的加載-卸載一致性。同時，該傳感器具備響應/恢復快速（40 ms），不同加載強度和頻率下信號穩(wěn)定，長時間循環(huán)加載高魯棒性（15000次循環(huán)）的出色性能。

圖4. SSAW&NdFeB@PDMS的傳感性能

為了進一步闡明傳感性能優(yōu)化的機理，對磁彈層的GME效應進行了研究。在壓縮狀態(tài)下，微磁體的相對位置會發(fā)生變化，從而改變其中的偶極-偶極相互作用和退磁場。隨著磁性微粒摻量的提高，磁彈層的初始磁通密度及其壓縮前后的差值都會增大，這解釋了隨著摻量的提高傳感靈敏度先增加后降低的變化規(guī)律。

圖5. NdFeB@PDMS的巨磁彈效應

最后，利用人工構筑LC諧振電路進一步提高傳感器件的應力敏感度，在串聯(lián)680 pF的標準電容后，該傳感器的靈敏度達到6.6 %/kPa，并在0-100 kPa的應力范圍內具有極高的線性度（R2=0.99717）。將該傳感器集成到商用分指板上后，能夠將中分偏癱病人手部肌力變化進行動態(tài)監(jiān)測，為康復訓練計劃的制訂提供了數據支撐。

圖6. 基于電感式傳感器的康復分指板

這些研究成果成功將非晶絲這種傳統(tǒng)材料拓展到了新型柔性傳感領域，同時充分利用了非晶絲的獨特性能，包括導電性、高機械強度、軟磁性以及GMI和GSI效應，給非晶絲的功能化提供了新的視角。同時，由于之前GME效應的信號讀取依賴于電磁感應原理，使其只對動態(tài)加載敏感，利用非晶絲的磁敏特性還賦予了GME效應檢測靜壓的能力。

傳感動態(tài)

【國家重點研發(fā)計劃“時速350公里及以上高鐵牽引和制動系統(tǒng)控制狀態(tài)檢測傳感器研制及應用”項目在南京召開課題中期檢查會】

6月5日，由中國中車（601766）集團有限公司牽頭，北京理工大學、北京航空航天大學、寧波中車時代傳感技術有限公司、中車工業(yè)研究院有限公司、中車長春軌道客車股份有限公司、中車青島四方機車車輛股份有限公司、南京中車浦鎮(zhèn)海泰制動設備有限公司、廣州奧松電子股份有限公司、南京高華科技股份有限公司等參與的國家重點研發(fā)計劃“時速350公里及以上高鐵牽引和制動系統(tǒng)控制狀態(tài)檢測傳感器研制及應用”項目在南京召開課題中期檢查會。高華科技作為課題任務單位承辦本次會議。

會議開始前，專家組成員、項目總設計師、項目執(zhí)行總師、各課題負責人及項目骨干前往高華科技參觀交流，在監(jiān)事會主席宋曉陽的陪同下參觀了公司展廳，詳細了解了高華科技的發(fā)展歷程、綜合實力、研發(fā)水平、創(chuàng)新成果、具體產品應用案例等情況。

項目組邀請了北京交通大學宋國華教授、國防科技大學吳峻教授、寧波大學金慶輝教授、東南大學黃曉東教授、南京信息工程大學劉清惓教授五位專家組成專家組，項目責任專家宋國華教授擔任組長。會議由項目執(zhí)行總師張安主持，項目總設計師曾嶸向入會專家匯報了項目總體進展情況。各課題負責人就課題中期執(zhí)行情況分別向專家做了匯報，專家聽取匯報、審閱資料后，對各課題逐一進行質詢，對各課題中期進展情況及取得成果表示肯定，課題成果達到中期指標要求。

會后，項目組對課題中期檢查專家意見建議進行了全面梳理，要求各課題認真對待專家所提意見，結合專家意見對存在問題進行整改。同時梳理課題、任務間的相互支撐關系，有序推進項目研究任務開展，確保項目目標達成，為中國高鐵領跑世界助力！

【華培動力前瞻性布局傳感器業(yè)務，外延式并購戰(zhàn)略成效顯著】

自20世紀半導體在汽車中引入以來，傳感技術不斷發(fā)展。最初設計用于提高動力系統(tǒng)效率，隨著安全優(yōu)先級的提高，特定傳感器變得不可或缺，例如ABS、ESC和安全氣囊等。在技術進步及其最初融入豪華車的推動下，創(chuàng)新逐漸滲透到中檔和經濟型車型中，從而催生了數十億輛的產業(yè)。

相關數據顯示，2023年全球汽車市場的傳感器出貨量為65億個，收入達93億美元。展望未來，傳感器在2023到2029年的收入CAGR為7%，預計到2029年將增長至143億美元，全球傳感器出貨量為88億個。

目前傳感器行業(yè)不斷更新迭代，最備受關注度的技術無疑就是MEMS傳感器。中國工程院院士尤政認為，傳感器的重要性體現在它是信息獲取的源頭，而MEMS技術則可將傳感器中機械結構與電路系統(tǒng)通過規(guī)?；圃旃に嚰稍谛酒?，因而MEMS技術是傳感器的使能技術，已經成為傳感器技術領域的重要發(fā)展方向與發(fā)展趨勢。

受益于工業(yè)物聯(lián)網、智能制造、人工智能等戰(zhàn)略的實施，加之各級政府加速推動智慧城市建設、智能制造、智慧醫(yī)療發(fā)展，MEMS市場具有較大的發(fā)展機遇。

根據賽迪顧問數據整理，2020年中國MEMS市場保持快速增長，整體市場規(guī)模達到736.70億元，同比增長23.24%，國內市場增速持續(xù)高于全球。預計2022年中國MEMS市場規(guī)模將突破1,000億元，2020-2022年復合增長率為19.06%。

作為我國汽車渦輪增壓零部件行業(yè)的領先企業(yè)，華培動力緊抓傳感器的行業(yè)發(fā)展機遇堅定布局相關產品的轉型，通過外延式并購的方式收購行業(yè)技術領先企業(yè)并建立了汽車傳感器作為公司的第二增長曲線。

華培動力通過傳感器事業(yè)部內部盛邁克、盛邦及盛美芯三家傳感器產業(yè)鏈公司的有效整合，公司已經形成了微壓MEMS壓力、中壓陶瓷壓阻、高壓玻璃微熔工藝的全壓力量程傳感器的品類及能力，以及溫度傳感器、速度傳感器、位置傳感器等，應用于汽車動力總成系統(tǒng)、變速箱、排放系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)等系統(tǒng)，并在國內市場占據了一定的份額。

此外在產品策略上，華培動力也有新的戰(zhàn)略發(fā)展目標。華培動力認為，隨著自動駕駛的發(fā)展將進一步帶動電子電氣架構的變化，公司將更加注重底盤系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)的產品布局及產能擴充。

未來隨著相關領域市場份額的進一步開拓，華培動力傳感器業(yè)務或將迎來布局收獲期。

【英飛凌推動本土業(yè)務增長 深耕中國市場近三十載】

日前，英飛凌科技全球高級副總裁及大中華區(qū)總裁、英飛凌科技消費、計算與通訊業(yè)務大中華區(qū)負責人潘大偉在“2024英飛凌媒體日”上表示，英飛凌將不斷完善、升級多項本地化運營舉措，持續(xù)推動本土業(yè)務增長。去年，英飛凌進一步升級了位于中國（上海）自貿區(qū)的物流中心。同時，新成立的銷售實體英飛凌科技（上海）有限公司于今年1月22日正式運營。英飛凌位于無錫的制造基地也不斷豐富產品線并優(yōu)化產品組合，2023年引入新一代IGBT模塊EconoDUAL 3。英飛凌對中國市場的投入涵蓋了物流、銷售以及生產制造等多個方面。

持續(xù)推動本土增長

中國是英飛凌在全球最重要也是最具活力的區(qū)域市場之一。潘大偉表示，英飛凌在大中華區(qū)市場深耕已近30年。截至目前，英飛凌在大中華區(qū)擁有超過3000名員工。在深耕本土市場的過程中，英飛凌將深入洞察客戶需求，并以此為著力點推出本地化舉措。

據介紹，今年年初英飛凌升級了位于浦東機場綜保區(qū)的中國物流中心，通過打造低碳智慧物流倉庫，為客戶提供更加高效便捷的供應鏈服務。中國物流中心是英飛凌全球三大物流中心之一，2014年便在中國（上海）自貿區(qū)設立，統(tǒng)一協(xié)調在中國及周邊地區(qū)生產貨物的出入境物流管理。去年，英飛凌進一步升級了中國物流中心，希望打造一個“數字+低碳”的現代智能化倉庫，引入先進的倉儲物流設備，確保對客戶需求的及時響應，提高出貨的準確率和準點率。

另外，英飛凌還在上海成立了一家新的銷售實體，作為英飛凌全球 6大區(qū)域性銷售實體之一，主要開展銷售和貿易結算業(yè)務，擴大英飛凌本地業(yè)務網絡，提供定制化物流服務。

無錫工廠是英飛凌在大中華區(qū)的自有生產基地。英飛凌科技高級副總裁、英飛凌無錫總經理范永新表示，英飛凌無錫成立于1995年，至今已近30年，期間不斷升級，2001年生產分立式器件和芯片卡，2015年推出TDSON封裝，2016年推出EasyPACKTM模塊，2020年推出HybridPACK DSC P12, 2021年引入智能功率模塊（IPM）CIPOSTM MINI，目前正在引入新一代的IGBT模塊EconoDUALTM 3。

聚焦三大業(yè)務板塊

目前，英飛凌重點聚焦三大業(yè)務板塊，汽車業(yè)務是其中之一。英飛凌科技高級副總裁、英飛凌科技汽車業(yè)務大中華區(qū)負責人曹彥飛表示，中國汽車產業(yè)正在經歷高速增長與行業(yè)革新。根據中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數據，2023年中國汽車產銷量首次突破3000萬輛，創(chuàng)下歷史新高。2023年，英飛凌在全球汽車半導體市場上以13.7%的份額居于首位。曹彥飛表示，英飛凌正在探索一些新合作模式，其中典型的代表是創(chuàng)新應用中心，一方面與Tier 1和Tier 2進行深入合作，另一方面，也可適應OEM車廠對于研發(fā)垂直整合、對于一些技術布局的需求。通過創(chuàng)新應用中心，英飛凌與整車廠、零部件供應商加強合作，將持續(xù)提升競爭力、推動技術創(chuàng)新。

英飛凌科技高級副總裁、英飛凌科技工業(yè)與基礎設施業(yè)務大中華區(qū)負責人于代輝在介紹在新能源領域布局時表示，英飛凌的功率半導體廣泛應用于風電、光伏、高鐵、儲能等應用領域，為推動整個社會實現綠色低碳轉型發(fā)揮了重要作用。2023年國內市場有超過9萬臺風力發(fā)電機在使用英飛凌的產品，發(fā)電量可以滿足4.5億人/1.5億家庭的用電需求，在總計超過220GW的光伏發(fā)電機組中應用，裝機容量相當于10個三峽水電站裝機量的總和。目前光伏市場雖然短期存在庫存問題，但于代輝對長期前景依然樂觀，在“雙碳”目標的推動下，市場將穩(wěn)定向好。2024年中國光伏新增裝機預計在190GW至220GW，繼續(xù)維持高位；在風電領域，項目儲備充足，尤其海上風電穩(wěn)步增長。

在消費、計算與通訊業(yè)務板塊，AI服務器熱度持續(xù)不減。對此，潘大偉表示，英飛凌有完整的方案：從ACDC供電，到GPU底盤的DCDC轉換和AI卡，到服務器主板，甚至安全以及微控制器，可以為整個服務器供電網絡提供解決方案。同時，英飛凌也重視新型領域的發(fā)展。比如與美團展開合作，推動低空物流技術的開發(fā)與落地，英飛凌提供從電調電控，電池管理，電源管理，充電，存儲，安全加密，到環(huán)境感知的一站式無人機解決方案。目前已經與美團在其最新的V4無人機，遙控器，自動停機坪，充換電柜等領域展開積極合作。

重點布局第三代半導體

在當前綠色低碳化轉型的大背景下，以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體作為新材料和新技術展現了巨大的市場機遇，已經開始大量應用于新能源、電動汽車、充電樁和儲能等領域。

潘大偉表示，在碳化硅方面，英飛凌的主要優(yōu)勢包括：超過5家合格的碳化硅晶圓和晶錠供應商，擁有穩(wěn)定的碳化硅原材料供應；可以通過Cold Split冷切割技術提高生產效率；優(yōu)異的溝槽工藝，在兼顧一流的可靠性的同時，讓每塊晶圓生產的芯片比平面晶體多30%；擁有一流的內部封裝解決方案；全新的.XT技術，可以實現最高功率密度；長達幾十年的豐富經驗以及廣泛的產品組合等。

英飛凌的居林工廠將從2025年第一季度開始推出8英寸碳化硅晶圓。英飛凌將持續(xù)擴建居林工廠。去年8月，英飛凌宣布在2022年2月宣布的原始投資基礎之上，在未來5年內，再投入50億歐元進行居林第3廠區(qū)的2期建設，打造全球最大的8英寸碳化硅晶圓廠。

英飛凌也積極布局氮化鎵。去年10月份，英飛凌正式完成對GaN Systems的成功收購，進一步鞏固英飛凌在功率系統(tǒng)領域的地位。另外，隨著業(yè)界對垂直氮化鎵的開發(fā)，氮化鎵有望進一步拓展高功率市場，并擴大在汽車等領域的應用。對此，曹彥飛表示，目前氮化鎵的主體市場還在車載充電器OBC、DC/DC方面。在高壓主逆變器領域還處于相對探索期，還有較多問題有待解決。但曹彥飛也強調，英飛凌也已經在布局。

【英特爾停止擴建以色列芯片工廠】

6月11日電 以色列媒體10日報道，美國英特爾公司暫停在以色列南部擴建芯片工廠。這家芯片巨頭去年12月宣布計劃投資250億美元在以色列建芯片廠。

以色列《環(huán)球報》10日報道，英特爾近期通知以色列一家大型基礎設施建設企業(yè)，停止擴建在加特鎮(zhèn)的工廠。另據以色列《經濟學人報》報道，最近幾天，以方多家供應商收到英特爾取消建設合同的通知。以財政部知曉英特爾停止建設加特鎮(zhèn)工廠的決定。

英特爾10日答復法新社記者提問時沒有說明停止擴建的原因，也沒有提及以色列與巴勒斯坦伊斯蘭抵抗運動（哈馬斯）在加沙地帶持續(xù)8個多月的沖突。

英特爾在聲明中說：“以色列仍然是我們在全球的主要制造和研發(fā)基地之一，我們將繼續(xù)在這一地區(qū)全力投入?！?/p>

依據英特爾年度報告，按資產規(guī)模計算，以色列是英特爾經營規(guī)模第三大的國家，僅次于美國和愛爾蘭。

聲明說：“管理大型項目，特別是芯片行業(yè)，往往需要適應不斷變化的時間表……根據商業(yè)狀況、市場動態(tài)和負責任的資本管理作決策?！?/p>

英特爾上世紀70年代開始在以色列開展業(yè)務，在海法等地設有研發(fā)中心。去年12月，英特爾宣布追加150億美元用于擴建加特鎮(zhèn)耗資100億美元的在建芯片工廠。這是當時外國企業(yè)在以色列最大一筆投資。

【什么是紫外光傳感器】

人的五官是功能非常復雜、靈敏的“傳感器”。然而人的五官感覺大多只能對外界的信息作“定性”感知，而不能作定量感知。

而且有許多物理量人的五官是感覺不到的，像紅外線和紫外線光譜。

最早的紫外線傳感器是基于單純的硅，但是根據美國國家標準與技術研究院的指示，單純的硅二極管也響應可見光，形成本來不需要的電信號，導致精度不高。

在十幾年前，日本日亞公司長出了GaN系的晶體，成為GaN系的開拓者，并由此開辟了GaN系的市場，也由此產生了GaN的紫外線傳感器，其精度遠遠高于單晶硅的精度，成為最常用的紫外線傳感器材料。

二六族ZnS材料也已被研發(fā)出來，也應用到了紫外線傳感器領域，目前國內研發(fā)出來的有蘇州衡業(yè)科技新材料有限公司等。

從研發(fā)的角度及性能測試上看，其精度比GaN系的傳感器提高了近10^5倍。在一定程度上，ZnS系的紫外線傳感器將與GaN系的平分秋色

紫外線傳感器是傳感器的一種，可以利用光敏元件通過光伏模式和光導模式將紫外線信號轉換為可測量的電信號。紫外線傳感器的工作模式通常分為兩類：光伏模式和光導模式。

所謂光伏模式是指不需要串聯(lián)電池，串聯(lián)電阻中有電流，而傳感器相當于一個小電池，輸出電壓，但是制作比較難，成本比較高；

光導模式是指需要串聯(lián)一個電池工作，傳感器相當于一個電阻，電阻值隨光的強度變化而變化，這種制作容易，成本較低。

根據其工作原理和應用需求的不同，可以分為以下幾種種類：

紫外光電池

紫外光電池是一種將紫外光能轉化為電能的器件，常用于太陽能電池板、紫外線輻射測量儀器等領域。

紫外光二極管（UV LED）

紫外光二極管是一種可以發(fā)射紫外光的二極管，常用于紫外光固化、紫外光殺菌、紫外光檢測等領域。

紫外光探測器

紫外光探測器是一種能夠檢測紫外光強度的傳感器，常用于紫外線輻射監(jiān)測、環(huán)境紫外線檢測等領域。

紫外光敏電阻（UV Photoresistor）

紫外光敏電阻是一種光敏元件，其電阻值隨紫外光照射強度的變化而變化，常用于光敏電路、光控開關等領域。

紫外光傳感器的應用非常廣泛，包括但不限于以下領域：

紫外線輻射檢測

用于監(jiān)測環(huán)境中紫外線輻射的強度，幫助人們了解紫外線的安全水平。

紫外光固化

用于紫外光固化設備中，如3D打印、涂層固化等領域，通過紫外光二極管實現材料的快速固化。

紫外光殺菌

紫外光具有殺菌作用，紫外光傳感器可以用于監(jiān)測紫外光輻射強度，確保殺菌效果。

醫(yī)療器械

在醫(yī)療設備中，紫外光傳感器可以用于檢測和控制紫外光的輸出，幫助實現治療或消毒的效果。

總的來說，紫外光傳感器在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產、醫(yī)療保健等領域都有著重要的應用。

審核編輯 黃宇