隨著全麵屏時代的到來
，屏下指紋的技術應用成了業界追隨的熱點，因電容方案受限
，光學與超聲方案成為發展主流。

 

其中
，超聲波方案利用回波強度識別指紋，具備防油防水

、穿透性強等優點：超聲波方案利用指紋模組發出的特定頻率的超聲波掃描手指
，由於超聲波到達不同材質表麵時被吸收、穿chuan透tou和he反fan射she的de程cheng度du不bu同tong，因yin而er可ke以yi利li用yong皮pi膚fu和he空kong氣qi或huo不bu同tong皮pi膚fu層ceng對dui於yu聲sheng波bo阻zu抗kang的de差cha異yi
，對dui指zhi紋wen的de脊ji與yu峪yu所suo在zai的de位wei置zhi進jin行xing識shi別bie。超chao聲sheng方fang案an的de優you點dian在zai於yu其qi穿chuan透tou性xing更geng強qiang，能neng夠gou進jin行xing深shen層ceng的de皮pi下xia指zhi紋wen識shi別bie且qie能neng夠gou辨bian別bie活huo體ti
，因yin而er方fang案an的de安an全quan性xing更geng高gao；此外，超聲波方案不易受到油漬和水漬以及強光的幹擾
，因而解鎖更加穩定可靠，已成為指紋識別方案發展的一個重要方向。

 

日前
，上海思立微電子在MEMS超聲技術上曆時兩年的潛心研發，取得了突破性進展。其自主研發的超聲換能器已通過係列性能測試，在10MHz頻點轉換效率可達1.5%，表現出優異的性能
，並已應用到下一代超聲指紋識別芯片的研發中。

 

 

思立微所采用的壓電超聲換能器（PMUT）利用氮化鋁的壓電效應進行電能和機械能之間的轉換來偵測手指表皮和真皮層的穀脊信息
，以做出精確的判斷。

 

氮化鋁是一種穩定性非常高的壓電材料，具有兩個重要的特性：逆ni壓ya電dian效xiao應ying和he壓ya電dian效xiao應ying。逆ni壓ya電dian效xiao應ying是shi指zhi當dang在zai壓ya電dian材cai料liao兩liang端duan施shi加jia電dian壓ya時shi，壓ya電dian材cai料liao內nei部bu會hui產chan生sheng形xing變bian，形xing變bian量liang與yu電dian壓ya成cheng正zheng比bi
，這zhe是shi將jiang電dian能neng轉zhuan換huan成cheng機ji械xie能neng的de過guo程cheng；壓ya電dian效xiao應ying是shi指zhi壓ya電dian材cai料liao在zai力li的de作zuo用yong下xia產chan生sheng形xing變bian時shi
，壓ya電dian材cai料liao內nei部bu正zheng負fu電dian荷he中zhong心xin發fa生sheng相xiang對dui位wei移yi，使shi壓ya電dian材cai料liao兩liang端duan產chan生sheng符fu號hao相xiang反fan的de束shu縛fu電dian荷he，電dian荷he量liang與yu壓ya力li成cheng正zheng比bi，這zhe是shi將jiang機ji械xie能neng轉zhuan換huan成cheng電dian能neng的de過guo程cheng。

 

 

有別於其它SOI多矽片的工藝
，思立微的壓電超聲換能器獨創單矽片刻蝕結構和工藝，主要由懸空的換能薄膜組(zu)成(cheng)，包(bao)括(kuo)底(di)電(dian)極(ji)
，壓(ya)電(dian)層(ceng)
，頂(ding)電(dian)極(ji)及(ji)彈(dan)性(xing)層(ceng)。利(li)用(yong)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)的(de)逆(ni)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)
，隻(zhi)要(yao)在(zai)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)薄(bo)膜(mo)上(shang)下(xia)兩(liang)麵(mian)的(de)底(di)電(dian)極(ji)和(he)頂(ding)電(dian)極(ji)施(shi)加(jia)固(gu)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)電(dian)壓(ya)，薄(bo)膜(mo)就(jiu)會(hui)振(zhen)動(dong)
，產(chan)生(sheng)聲(sheng)波(bo)。而(er)反(fan)過(guo)來(lai)，當(dang)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)到(dao)換(huan)能(neng)薄(bo)膜(mo)時(shi)，薄(bo)膜(mo)產(chan)生(sheng)形(xing)變(bian)，壓(ya)電(dian)層(ceng)兩(liang)端(duan)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)正(zheng)負(fu)相(xiang)反(fan)的(de)附(fu)屬(shu)電(dian)荷(he)，外(wai)圍(wei)電(dian)路(lu)就(jiu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)頂(ding)電(dian)極(ji)和(he)底(di)電(dian)極(ji)采(cai)集(ji)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)。

 

 

在進行指紋識別應用時，給超聲換能器施加交流電壓，超聲換能器產生振動，振動向上傳輸
，即超聲波向上傳輸
，穿過不同介質層（屏幕
，玻璃等）到(dao)達(da)手(shou)指(zhi)的(de)穀(gu)或(huo)者(zhe)脊(ji)
，聲(sheng)波(bo)遇(yu)到(dao)脊(ji)的(de)表(biao)麵(mian)
，部(bu)分(fen)反(fan)射(she)，部(bu)分(fen)透(tou)射(she)，而(er)因(yin)為(wei)穀(gu)中(zhong)空(kong)氣(qi)的(de)聲(sheng)阻(zu)抗(kang)遠(yuan)高(gao)於(yu)脊(ji)
，所(suo)以(yi)聲(sheng)波(bo)遇(yu)到(dao)穀(gu)時(shi)幾(ji)乎(hu)為(wei)全(quan)反(fan)射(she)。從(cong)穀(gu)和(he)脊(ji)反(fan)射(she)回(hui)來(lai)的(de)不(bu)同(tong)聲(sheng)波(bo)能(neng)量(liang)傳(chuan)到(dao)對(dui)應(ying)的(de)超(chao)聲(sheng)換(huan)能(neng)器(qi)表(biao)麵(mian)時(shi)，對(dui)應(ying)的(de)超(chao)聲(sheng)換(huan)能(neng)器(qi)會(hui)生(sheng)成(cheng)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)學(xue)信(xin)號(hao)（幅值，頻率，相位等）。

 

 

與其它指紋識別技術方案相比，超聲技術能實現3Dzhiwenshibie，anquanxinggenggao。tongguoshengxuejujiaodefangfa
，jiangshengbojujiaodaoshouzhibiaomian
，ruguoyudaoshouzhideji，bufenshengbofanshehuilai
，qiyushengbotoushejinrupifu
，zheyibufenshengboyudaozhenpicengzhihoubeizaicifanshehuilai；所以聲波在遇到脊之後會在表皮和真皮層反射回來兩個時間不同的信號；而在穀的地方，聲波隻有一次反射，而且是全反射信號。超聲指紋識別方案就是通過這個方法來采集表皮和真皮的指紋信號，從而得到3D的指紋信息。

 

 

思立微所研發成功的PMUT換能器采用AIN材料，基於CMOS工藝，獨創MEMS結構，結構簡單、便於工藝實現。思立微目前業已基於此款PMUT換能器進行屏下超聲指紋識別的研發，預計2019年初將達到量產水平。

 

關於思立微電子

 

上海思立微電子科技有限公司（SILEAD INC.）由清華學子程泰毅先生於2011年(nian)創(chuang)立(li)，研(yan)發(fa)總(zong)部(bu)位(wei)於(yu)上(shang)海(hai)張(zhang)江(jiang)高(gao)科(ke)技(ji)園(yuan)區(qu)，是(shi)國(guo)家(jia)認(ren)定(ding)的(de)高(gao)新(xin)技(ji)術(shu)企(qi)業(ye)。思(si)立(li)微(wei)電(dian)子(zi)一(yi)直(zhi)以(yi)新(xin)一(yi)代(dai)移(yi)動(dong)智(zhi)能(neng)終(zhong)端(duan)生(sheng)物(wu)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)的(de)自(zi)主(zhu)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)為(wei)己(ji)任(ren)

，專(zhuan)注(zhu)於(yu)生(sheng)物(wu)識(shi)別(bie)傳(chuan)感(gan)器(qi)SoCxinpianhejiejuefangandeyanzhikaifa
，zhiliyuyizhuanyegaoxiaodetuanduiweikehutigongshishizhuoyuedejishuzhichi

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