合肥微納即將發(fā)布一款高性能的MEMS微熱板芯片

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，9月2日，中國（上海）國際傳感器技術(shù)與應(yīng)用傳感器博覽會(huì)上，題為“基于微型加熱器的氣體傳感器”的主題報(bào)告，相信會(huì)給業(yè)內(nèi)帶來全新的解答和認(rèn)知。

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能促進(jìn)了傳感技術(shù)的發(fā)展。隨著MEMS和傳感技術(shù)的發(fā)展，圖像和聲音信號(hào)已經(jīng)能夠被傳感器采集并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，借助算法實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別和語音識(shí)別，為智能設(shè)備裝上了“眼睛”和“耳朵”。如何研究氣體傳感器，實(shí)現(xiàn)氣味識(shí)別，為智能設(shè)備裝上鼻子呢？

2004年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Richard Axel和Linda B. Buck在研究中發(fā)現(xiàn)了氣味受體和嗅覺系統(tǒng)的組織，為氣味識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)氣味識(shí)別，需要一套理論或者方法把氣味分子轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從現(xiàn)有的氣體傳感器種類來看，半導(dǎo)體式傳感器的工作原理與人類對(duì)氣味識(shí)別的方式接近。雖然還難以把某一種氣味分子與電信號(hào)對(duì)應(yīng)起來，但半導(dǎo)體傳感器有望實(shí)現(xiàn)某一類氣味分子與電信號(hào)的關(guān)聯(lián)。

合肥微納傳感技術(shù)有限公司（簡稱合肥微納）是一家專注于MEMS傳感器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的國家高新技術(shù)企業(yè)，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校友于2015年11月在合肥創(chuàng)辦，近年來專注于高性能MEMS氣體傳感器和氣味識(shí)別技術(shù)的研發(fā)。

合肥微納基于自主研發(fā)的MicroHEAT技術(shù)制造的高可靠HHC1000型微熱板芯片，采用懸膜式結(jié)構(gòu)，功耗低，可靠性高，可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體式氣體傳感器。芯片同時(shí)集成微型加熱器和叉指電極，微型加熱器用于為氣體傳感器提供合適的工作溫度，叉指電極用于檢測(cè)氣敏材料的電阻變化。

傳統(tǒng)基于陶瓷管或陶瓷片的半導(dǎo)體式氣體傳感器，存在基線漂移大，一致性較差的現(xiàn)象，一直難以解決。合肥微納最新研制的HGS1000系列氣體傳感器采用高可靠的HHC1000微熱板和納米半導(dǎo)體材料，提高了長期穩(wěn)定性和一致性，為氣體檢測(cè)和氣味識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。該系列傳感器采用陶瓷基底和金屬蓋板封裝，尺寸僅為3.2 mm × 2.5 mm × 1.1 mm。

氣味識(shí)別技術(shù)在智能終端和食品保鮮行業(yè)有著十分廣泛的應(yīng)用需求。合肥微納技術(shù)團(tuán)隊(duì)長期致力于高性能氣體檢測(cè)和氣味數(shù)字化技術(shù)研究。

以智能手機(jī)為代表的智能終端在集成了具有視覺、聽覺和觸覺功能的傳感器后，迫切需要增加具有嗅覺功能的傳感器，以獲取應(yīng)用場(chǎng)景中的環(huán)境信息，提升用戶體驗(yàn)、發(fā)展新功能。高性能、低功耗、小尺寸、陣列化，是智能終端對(duì)該類傳感器的技術(shù)要求。合肥微納基于MicroHEAT技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有懸梁式結(jié)構(gòu)的氣體傳感器陣列，與現(xiàn)有的MEMS半導(dǎo)體式氣體傳感器相比，單個(gè)傳感器連續(xù)工作時(shí)的功耗約1毫瓦，預(yù)熱時(shí)間約1毫秒，可在1.0 mm × 1.0 mm的芯片上集成16個(gè)氣體傳感器芯片。

無論是為了提高氣體檢測(cè)的選擇性，還是實(shí)現(xiàn)人工智能氣味識(shí)別技術(shù)，都需要大量的傳感器，合肥微納基于4 × 4的半導(dǎo)體氣體傳感器芯片陣列，初步實(shí)現(xiàn)了特定場(chǎng)景下的大類氣味識(shí)別。

在食品保鮮方面，以冰箱為例，需要對(duì)保存食物的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過感知食品的特征氣體來了解其新鮮程度，并與殺菌、消毒和除味等模塊進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更好的保鮮。合肥微納基于FreshSense技術(shù)研制的食物新鮮度模組是集溫、濕、氣于一體的傳感模組。模組采用了合肥微納自主研發(fā)的MEMS鮮度傳感器，對(duì)食物變質(zhì)散發(fā)出來的特征氣體具有較高的靈敏度，能夠?qū)ψ冑|(zhì)食物和食物變質(zhì)過程進(jìn)行感知。

針對(duì)以冰箱為代表的智能家電和冷藏/冷鏈行業(yè)，合肥微納于2019年推出了鮮度傳感器基礎(chǔ)版HGM10模組，能夠分辨變質(zhì)氣味的“有”和“無”，現(xiàn)已在多家冰箱整機(jī)中使用。今后還將持續(xù)研發(fā)，并預(yù)計(jì)在2020年9月推出HGM11模組，實(shí)現(xiàn)對(duì)變質(zhì)氣味種類的識(shí)別。

MicroHEAT技術(shù)不僅為MEMS氣體傳感器提供可靠的加熱元件，同時(shí)還能用于氣體質(zhì)量流量傳感器。合肥微納于今年8月份推出了HFS2000型氣體流量傳感器，基于MEMS制造技術(shù)，采用陶瓷封裝，尺寸僅為3.8 mm × 3.8 mm × 1.6 mm，工作電流約50微安，可用作電子煙開關(guān)和流量監(jiān)測(cè)。

合肥微納為市場(chǎng)提供高性能MEMS微熱板芯片、MEMS流量芯片、MEMS氣體傳感器、MEMS氣體流量傳感器等產(chǎn)品。公司產(chǎn)品具有小體積、低功耗、高靈敏和快響應(yīng)等特點(diǎn)，在家電、汽車和智能穿戴等領(lǐng)域，為客戶提供全新的使用體驗(yàn)和商業(yè)價(jià)值。