联电、英特尔宣布合作开发12nm芯片制程，思特威推出全新5000万像素1/1.28英寸图像传感器SC580XS

‍

传感新品

【上海大学：研发兼具皮肤共形贴附能力和高透气性的湿度传感器】

湿度传感器可以检测周围环境或人体皮肤表面的湿度变化，在可穿戴电子、人机界面和医疗保健等领域都具有广阔的应用前景，是可穿戴电子器件基石之一。由于湿度传感属于非接触模式，避免了传统接触式传感器件（如力学类传感器）长期穿戴后造成的机械磨损和交叉感染。尽管目前可穿戴式湿度传感器具有优良的传感性能，但是透气性较差，不利于人体皮肤分泌汗液的蒸发，长期穿戴后容易刺激皮肤导致红肿发炎等症状。同时，这些器件厚度大（数百微米）、杨氏模量较高，很难共形贴附在皮肤表面，尤其在人体运动时，易出现器件-皮肤界面失效的问题，降低测量数据的准确性，阻碍了长期使用。

研究者通过将碱化MXenes-聚多巴胺的复合湿敏材料（AMP）喷涂在有叉指电极的静电纺丝纳米纤维上，制备出一种能与皮肤共形贴附和透气性好的湿度传感器（SAMP），如图1所示。该器件的优良性能可归功于AMP湿敏材料和弹性体纳米纤维衬底的协同作用：AMP湿敏材料具有大比表面积和丰富亲水官能团，能快速吸附-脱附水分子，有利于提高器件的湿敏性能。而弹性体纳米纤维衬底具有超薄、柔性和多孔结构的特性，有助于实现器件的皮肤共形贴附和高透气性。

图1：基于SAMP的湿度传感器原理图及应用。

基于SAMP的湿度传感器的制备工艺可分为三步：

1、首先通过静电纺丝工艺制备超薄、透气的弹性纳米纤维衬底（SBS NFs）；

2、通过空气喷涂工艺形成Ag NWs叉指电极（IDEs）；

3、最后滴涂AMP湿敏材料。

SEM、XRD和XPS分析结果证实了纳米纤维衬底的多孔结构，湿敏材料具有大比表面积的手风琴层状结构和亲水官能团。此外，整个器件厚度仅为约26 μm。由于具有超薄、柔性的特性，该器件可在范德瓦尔力的作用下可与志愿者手指表面共形贴附，如图2所示。

图2：基于SAMP的湿度传感器的制备与表征。

AMP的吸湿性受其浓度的影响，浓度越高，吸湿性越强，有利于提高湿度传感器的响应能力。然而，浓度越高，会降低器件的透气性。研究者在纳米纤维衬底上分别制备了五种不同浓度（0.2-1.0 mg/mL）的AMP湿敏材料，研究了浓度对器件的传感性能和透气性的影响规律，发现滴涂浓度为0.6 mg/mL AMP湿敏材料的湿度传感器具有最大的灵敏度（704）、优良的透气性（0.074 g cm-2 d-1）和较短的响应恢复时间（0.9s/0.9s），如图3所示。

图3：基于SAMP的湿度传感器性能定量研究。

由于该湿度传感器具有优良的透气性和湿度响应，因此可作为可穿戴设备监测一些与湿度相关的行为，例如识别人类的运动模式和情绪状态（见图4）。志愿者在运动过程中前额皮肤出汗，蒸发的水分子被SAMP捕获，导致传感器电流信号发生变化，因此将器件贴附在志愿者额头上，可以实现志愿者深蹲运动之前、期间和之后三种运动模式的区分。研究表明，即使在皮肤大量出汗时，经受不同方向挤压的器件仍能与皮肤保持共形贴附状态，且将器件贴附在手臂皮肤上8天后，皮肤表面未出现明显异常，证明该SAMP器件具有良好的透气性和生物兼容性，可以用于长期监测人体生理信息。

有研究表明，人体情绪状态会直接影响其呼吸模式。研究者采集了志愿者在正常、恐惧、疼痛和思考四种情绪状态下的呼吸模式（如呼吸频率、呼吸深度等）数据，并采用支持向量机(SVM)算法机器学习分类，获得了高达86.7%的识别准确率。

图4：基于SAMP湿度传感器在运动模式和情绪状态识别的应用。

利用手指皮肤固有的湿度场可以实现非接触式的人机界面交互，避免传统器件直接接触引起的细菌交叉感染问题。同时，为了避免单点控制带来的意外触发问题，进行手指运动的有效识别，研究者提出了基于阵列湿度传感器的人机交互系统，由一个3×3 SAMP湿度传感器阵列，机器小车、处理电路、、存储箱、医疗包和电池等组成，如图5所示。该系统可采集并分析志愿者在阵列器件上方不同位置划出的手指轨迹，发出相应指令控制机器小车做出向前、左转、闭合/闭合机械爪等动作以完成医疗包的转运工作。该湿度传感器对运动模式、情绪状态和非接触手指划动轨迹的精确识别，证明其在运动监测、医疗卫生、人机交互界面等领域具有潜在的应用前景。

图5：基于SAMP湿度传感器的非接触式人机界面应用。

传感动态

【苹果申请新型超声波温度传感器专利，可实时测量周边环境温度】

1 月 25 日消息，Apple Watch 上的第一代温度传感器主要用于跟踪女性的排卵周期。据 PatentlyApple 报道，今天，美国专利局公布了苹果公司的一项专利申请，这项专利涉及一种新型的超声波温度传感器，该传感器能够测量周围空气的温度或其他环境介质的温度，例如水、其他液体或玻璃等电子设备外部的材料。

苹果在专利文件中指出，电子设备往往陪伴用户进行日常活动，例如步行、通勤、工作、锻炼等。在某些情况下，用户可能需要了解周围空气的温度或其他环境介质的温度。

虽然电子设备可以通过各种网络资源获取环境温度和天气信息，但这些信息不一定准确反映用户所在的确切位置的真实温度，例如阴凉区域（树下或阴凉小路）或会影响环境温度的表面（草地或沥青路面）。因此，将温度传感器直接嵌入电子设备中可以更准确地测量环境温度。

苹果的这项新专利旨在通过超声波技术直接测量环境温度。超声波温度传感器通过测量声音在空气或其他介质中的传播速度来计算温度，从而获得更准确的实时数据。这种传感器可以放置在电子设备外壳的凹槽或开口处，并根据需要覆盖网格或格栅。传感器可以包含任意数量的发射器和接收器（例如 PMUT 阵列），也可以使用单独的超声波发射器和接收器，或者使用兼具发射和接收功能的 PMUT。

从专利文件中附带的图片来看，该温度传感器可以安装在 Apple Watch 和 iPhone 等设备上。专利图还展示了传感器的工作原理示意图、温度和声速关系图、空气密度 / 大气压强与海拔关系图以及压电微机械超声波换能器阵列示意图等。

苹果的这项新型超声波温度传感器专利有望提升电子设备对环境的感知能力，为用户提供更加精准和实用的温度信息。

【霍尼韦尔与恩智浦半导体携手合作，共同推动加强楼宇能源智能管理】

霍尼韦尔和恩智浦半导体在2024年国际消费电子展（CES 2024）上宣布签署谅解备忘录（MOU），将合作优化商业楼宇对能源消耗的感知和安全控制方式。

根据国际能源署（IEA）的数据，楼宇运营占全球最终能源消耗的30%，占全球能源相关排放的26%，因此现今的决策将对未来的能源使用和节能潜力产生重大影响。当今越来越多的智能能源解决方案使用机器学习和数据分析来增强楼宇自动化和能源效率。

通过将恩智浦支持神经网络的工业级应用处理器集成到霍尼韦尔的建筑管理系统（BMS），此次合作有助于提升楼宇运营的智能水平。该谅解备忘录第一阶段的重点为霍尼韦尔优化器套件，该套件是高度灵活、面向未来的楼宇控制和自动化平台。

双方合作将进一步实现基于人工智能/机器学习和数据分析的智能能源解决方案，以增强楼宇自动化，提高能源效率，同时指导服务技术人员。合作的最终目标是充分利用恩智浦支持神经网络的i.MX芯片组功能，进一步增强霍尼韦尔的BMS产品系列。

霍尼韦尔首席技术官Suresh Venkatarayalu表示：“楼宇逐渐依赖数据和自动化运营控制能力来提高可持续性，提升运营效率。借助恩智浦最新的机器学习解决方案，我们能够为客户提供卓越的楼宇自动化技术。”

恩智浦半导体首席技术官Lars Reger表示：“提高智能楼宇的可持续性和舒适度变得空前重要。恩智浦先进的安全互联处理解决方案组合由易于使用的快速AI模型开发工具和服务平台提供支持，可在整个楼宇管理生命周期内配置和管理物联网设备。恩智浦解决方案的强大能力与霍尼韦尔作为领先的楼宇管理解决方案提供商之一的专业知识相结合，标志着我们共同愿景的一个重要里程碑，即为所有人创造一个更智能、更互联的世界。”

霍尼韦尔将基于恩智浦的可扩展半导体和软件解决方案，例如i.MX 8M应用处理器和i.MX RT跨界微控制器，帮助实现安全实时观察、学习和适应，在管理关键楼宇系统的现场BMS设备中增强分析决策能力。凭借霍尼韦尔Forge分析解决方案进行基于云的大数据分析，建筑可以越来越多地利用更好的远见和洞察力来优化能源使用，从而改善可持续发展成果。

【联电、英特尔宣布合作开发 12nm 芯片制程，2027 年投产】

1 月 26 日消息，联华电子（联电）和英特尔 25 日共同宣布，双方将合作开发 12nm 制程平台。

这项长期合作结合英特尔位于美国的大规模制造产能，和联电在成熟制程上的晶圆代工经验，以扩充制程组合。

英特尔资深副总裁暨晶圆代工服务（IFS）总经理 Stuart Pann 表示：“英特尔致力于与联电这样的企业合作，为全球客户提供更好的服务。英特尔与联电的策略合作进一步展现了为全球半导体供应链提供技术和制造创新的承诺，也是实现英特尔在 2030 年成为全球第二大晶圆代工厂的重要一步。”

此项 12nm 制程将运用英特尔位于美国的大规模制造能力和 FinFET 电晶体设计经验，将在英特尔位于美国亚利桑那州 Ocotillo Technology Fabrication 的 12、22 和 32 厂进行开发和制造，预计在 2027 年投入生产。

根据市场调查机构 Gartner 公布的初步统计结果，英特尔从三星手中夺回全球半导体收入第一的宝座，此前两年英特尔一直位居第二。英特尔 2023 年的营收总额为 487 亿美元（IT之家备注：当前约 3491.79 亿元人民币），而三星的营收总额为 399 亿美元（当前约 2860.83 亿元人民币）。

【思特威推出全新5000万像素1/1.28英寸图像传感器SC580XS】

近日，知名CMOS图像传感器供应商思特威（SmartSens，股票代码：688213），正式推出其首颗5000万像素1/1.28英寸图像传感器新品——SC580XS。

据介绍，此款新品是思特威继成功量产第一颗22nm HKMG Stack工艺的5000万像素1/1.56英寸产品SC550XS之后，在同一工艺平台打造的升级产品。作为1.22µm像素尺寸图像传感器，SC580XS搭载思特威新一代像素技术SFCPixel-2以及PixGain HDR、AllPix ADAF等多项技术和工艺，以高动态范围、低噪声、100%全像素对焦、超低功耗等性能优势，为旗舰级智能手机主摄带来出色的质感影像。

SC580XS依托思特威先进的SFCPixel-2技术和PixGain技术，结合多种高动态范围(HDR)技术的组合，可为智能手机摄像头带来画质细腻、明暗细节丰富的高清影像。

该新品采用思特威PixGain HDR技术，通过同一帧曝光下的高低转换增益图像合成，有效抑制运动伪影的形成。此外，SC580XS还支持三重曝光HDR、PixGain HDR+VS等多种高动态范围模式，动态范围可高达120dB，即使在暗光场景下也能输出细节丰富、色彩真实的画面。

基于SFCPixel-2和PixGain技术，SC580XS的读取噪声(RN)低至0.7e-，并在相关多采样技术(CMS)的加持下，其CMS 4x噪声降幅可达40%。据悉，较行业同规格产品，SC580XS的读取噪声(RN)和固定噪声(FPN)分别显著降低约33%和32%，PRNU小幅降低4%，使其画质更细腻。

【传感器的主要分类和选型原则】

基本介绍

传感器（英文名称：transducer/sensor）是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

主要分类

按用途

压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

按原理

振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

按输出信号

模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）。

膺数字传感器：将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出（包括直接或间接转换）。

开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

按其制造

工艺集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。

薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底（基板）上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。

厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。

陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺（溶胶、凝胶等）生产。完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。

每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

按测量目

物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。

化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。

生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。

按其构成

基本型传感器：是一种最基本的单个变换装置。

组合型传感器：是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。

应用型传感器：是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。

按作用形式

按作用形式可分为主动型和被动型传感器。

主动型传感器又有作用型和反作用型，此种传感器对被测对象能发出一定探测信号，能检测探测信号在被测对象中所产生的变化，或者由探测信号在被测对象中产生某种效应而形成信号。检测探测信号变化方式的称为作用型，检测产生响应而形成信号方式的称为反作用型。雷达与无线电频率范围探测器是作用型实例，而光声效应分析装置与激光分析器是反作用型实例。

被动型传感器只是接收被测对象本身产生的信号，如红外辐射温度计、红外摄像装置等。

选型原则

要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。

灵敏度的选择

通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

频率响应特性

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真。实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应越高，可测的信号频率范围就越宽。在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过大的误差。

线性范围

传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。

稳定性

传感器使用一段时间后，其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。

精度

精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器阿特拉斯空压机配件。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。

审核编辑 黄宇