《電子技術(shù)應(yīng)用》
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傳感器技術(shù)介紹(五),傳感器技術(shù)之指紋傳感器+發(fā)展歷程

2020-06-20
來源:21IC

    傳感器技術(shù)已日趨成熟,,對于傳感器技術(shù),,大家可能有所了解。為增進(jìn)大家對傳感器技術(shù)的認(rèn)識,,本文將對傳感器技術(shù)的發(fā)展歷程以及指紋傳感器技術(shù)予以介紹,。如果你對本文內(nèi)容具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦,。

    一,、指紋傳感器

    指紋傳感器(又稱指紋Sensor)是實現(xiàn)指紋自動采集的關(guān)鍵器件。指紋傳感器按傳感原理,,即指紋成像原理和技術(shù),,分為光學(xué)指紋傳感器、半導(dǎo)體電容傳感器,、半導(dǎo)體熱敏傳感器,、半導(dǎo)體壓感傳感器、超聲波傳感器和射頻RF傳感器等,。指紋傳感器的制造技術(shù)是一項綜合性強(qiáng),、技術(shù)復(fù)雜度高、制造工藝難的高新技術(shù),。

    

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    半導(dǎo)體指紋傳感器因其制造工藝復(fù)雜,,單位面積上傳感單元多,包含高端的IC設(shè)計技術(shù)、大規(guī)模集成電路制造技術(shù),、IC芯片封裝技術(shù)等,,所以半導(dǎo)體指紋傳感器幾乎全部是由IC技術(shù)發(fā)達(dá)的國家或地區(qū),如美國,、歐洲,、臺灣等地設(shè)計、制造的,。一顆不足0.5平方厘米的晶片表面集成了10000個以上的半導(dǎo)體傳感單元,。內(nèi)部還包括了自動增益電路和邏輯控制芯片,以及串行,、并行,、USB等接口電路。半導(dǎo)體指紋傳感器的靈敏度高,,分辨率也達(dá)到了500dpi或以上,。其功能已經(jīng)突破了單一的傳感能力,加上軟件配合,,可以用做全向?qū)Ш狡?。半?dǎo)體指紋傳感器正朝小型化方向發(fā)展。2004年以前以1平方厘米見方的方型為主,,多為滑動式SWIPE芯片,。全球最小的滑動式采集芯片只有12x5 mm,是由Authentec最近推出的1610,。光學(xué)傳感器中存在棱鏡,,其體積較大,一般為半導(dǎo)體的幾倍甚至10倍大小,,所以限制了其在小型設(shè)備上的應(yīng)用,。在類似考勤機(jī)、門禁等大設(shè)備上使用沒有體積限制的問題,,但在U盤、移動硬盤,、手持設(shè)備上使用,,體積成了最大的障礙,所以光學(xué)指紋傳感器也出現(xiàn)了滑動式的,。

    二,、指紋傳感器的應(yīng)用

    快速變化的指紋識別技術(shù)市場已經(jīng)深入消費(fèi)類領(lǐng)域 - 指紋傳感器出貨量將以18%的復(fù)合年增長率成長,預(yù)計2022年將達(dá)到47億美元市場規(guī)模,。

    在收購指紋傳感器公司Authentec之后,,蘋果公司于2013年發(fā)布了iPhone 5s,從而推動指紋傳感器的大量應(yīng)用,。此后幾年,,指紋傳感器在消費(fèi)類市場中的出貨量呈現(xiàn)出不可思議的增長,。起初,指紋傳感器用于手機(jī)解鎖和信息保護(hù),。然而現(xiàn)在,,指紋傳感器越來越多地應(yīng)用于在線識別和移動支付等安全功能。

    應(yīng)用于智能手機(jī)的指紋傳感器出貨量從2013年的2300萬顆增至2016年6.89億顆,??梢姡?013~2016年期間,,手機(jī)應(yīng)用的指紋傳感器出貨量的復(fù)合年增長率高達(dá)210%!預(yù)計2016~2022年期間,,該領(lǐng)域的增長將趨于“理性”,復(fù)合年增長率約為18%,。

    指紋識別正成為每部智能手機(jī)的標(biāo)配功能,,并增添了很多實用價值。然而,,飛速的出貨量增長伴隨著強(qiáng)大的成本壓力,,這是指紋傳感器在過去三年中發(fā)生的現(xiàn)實寫照。指紋傳感器的平均成本已經(jīng)從2013年的約5美元降至2016年的3美元左右,,而且低端指紋傳感器成本更加低廉,。盡管如此,但成本壓力還沒有消失,。當(dāng)前的技術(shù)日臻成熟,,并受到新技術(shù)的威脅。新技術(shù)需要通過“更低的成本”來獲得發(fā)展動力,。例如,,3D超聲波指紋識別技術(shù)。

    三,、傳感技術(shù)歷程

    1883 年,,全球首臺恒溫器正式上市,一個名為 Warren S. Johnson 的發(fā)明者創(chuàng)造了它,。這款恒溫器能夠?qū)囟缺3衷谝欢ǔ潭鹊木_度,,就是利用了傳感器和傳感技術(shù),在當(dāng)時看來,,是非常厲害的一項技術(shù),。

    

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    到了 20 世紀(jì) 40 年代末,第一款紅外傳感器問世,。隨后,,許許多多的傳感器不斷被催生出來,直到現(xiàn)在,全球大概有 35000 種以上的傳感器,,數(shù)量和用途上非常繁雜,,可以說,現(xiàn)在是傳感器和傳感技術(shù)最為火熱的一個時期,。

    1987 年,,ADI(亞德諾半導(dǎo)體)開始投入全新的傳感器研發(fā),這種傳感器與其他不太一樣,,名叫 MEMS 傳感器,,是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比,,它具有體積小,、重量輕、成本低,、功耗低,、可靠性高、適于批量化生產(chǎn),、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點(diǎn),。而 ADI 是業(yè)界最早做 MEMS 研發(fā)的公司。

    1991 年,,ADI 發(fā)布了業(yè)界第一顆 High-g MEMS 器件,,主要用于汽車安全氣囊碰撞監(jiān)測。而后眾多 MEMS 傳感器被廣泛研發(fā),,用在手機(jī),、電燈、水溫檢測等精密儀器上,,截止到 2010 年,,全世界有大約 600 余家單位從事 MEMS 的研制和生產(chǎn)工作。

    隨著云計算,、5G,、大數(shù)據(jù)、AI 技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的爆發(fā),,智能傳感器和智能傳感技術(shù)逐漸被提及起來,,大量的可穿戴式設(shè)備中含有多種生物以及環(huán)境智能感應(yīng)器,用以采集人體及環(huán)境參數(shù),,實現(xiàn)對穿戴者運(yùn)動健康的管理,其傳感器更高的精度使得設(shè)備更加可靠,。

    

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