據麥姆斯咨詢報道，在日前舉辦的2022年IEEE國際超聲研討會（2022 IEEE International Ultrasonics Symposium）上，世界領先的納米電子學和數字技術研究與創新中心imec展示了一種與平板顯示器（FPD）工藝技術兼容的壓電式微機械超聲換能器（PMUT）陣列，表現出高于1 kPa的隔空聲壓，該聲壓水平足以實現隔空觸覺和定向發聲等新興超聲應用。

從基于硅晶圓的工藝轉向與平板顯示器兼容的工藝，為PMUT技術在智能手機和汽車儀表板等熱門領域集成隔空觸覺應用打開了大門，并賦能振動觸覺、飛行時間（ToF）3D傳感以及手勢識別等未來應用。該PMUT技術可用于在汽車以及包括游戲在內的消費類應用中創建非接觸式人機交互屏幕。

（a）大面積PMUT陣列；（b）細節放大圖，22個500 μm直徑的PMUT環形相控陣列

超聲技術可為智能系統提供觸覺反饋。在隔空觸覺應用中，超聲波能夠建立局部壓力場，使用戶在不接觸物體的情況下“感覺”到輕微的觸感。此類應用要求低超聲頻率下產生高壓。目前的解決方案需要大尺寸標準壓電元件，其產生的頻率相對較高，阻礙了與用戶的精確交互。

另一方面，小型硅基微機械超聲換能器（MUT）陣列只能在小范圍內實現短距離的觸覺反饋。imec此次開發的PMUT技術與平板顯示器制造工藝本質上更兼容。因此，它能夠以前所未有的面積和體驗深度為各類新興觸覺應用鋪平道路。

PMUT陣列中心上方30 mm高度處測得的峰值焦點壓力

這款平板顯示器兼容的PMUT陣列為低頻、高壓器件填補了隔空觸覺應用的利基市場。imec展示了在200至400 kHz范圍內的共振頻率下可以隔空產生約1.5 kPa的峰值壓力，成功復制了其硅晶圓平臺上的隔空觸覺反饋的性能指標。

“我們正在為感興趣的客戶提供平板顯示器技術和原型解決方案演示。此外，我們還在尋找在大面積面板和基板上批量生產的合作伙伴。”imec下屬MEMS超聲波項目總監Erwin Hijzen表示。

imec傳感器和執行器研究員Xavier Rottenberg總結道：“將我們的PMUT技術集成到大型面板和顯示器中，是我們實現大尺寸傳感表面愿景的一個重要里程碑。從用于體內成像的超聲換能器開始，我們現在開始擴展到觸覺反饋等隔空應用。”

審核編輯：劉清