英飞凌领导开发未来“数字耳朵”传感器项目，用以开发更新更小的麦克风和超声波传感器

由英飞凌奥地利公司（Infineon Austria）牵头的欧洲研究项目“Listen2Future”与来自27个国家的7个合作伙伴合作，为工业和医学开发更新更小的麦克风和超声波传感器。精准的微型助听器、婴幼儿快速感染控制或可穿戴超声贴片是其关键应用。

医疗保健、健康老龄化、能源安全和产品质量是我们社会的根本问题。作为技术的感觉器官，麦克风和超声波传感器等微型传感器在这方面发挥着重要作用。作为“数字耳朵”，它们记录声音信号并实现快速监控和诊断。

工业和医药的数字化创新

该项目的目的是以具有全球竞争力的成本将MEMS传感器带入大批量生产，并使其可在工业和医学中广泛应用。该研究将使超声探头和微型助听器具有高音质和低能耗，实现更高的分辨率。例如，重点还将放在：用于早期检测心脏病的可穿戴超声贴片上以及用于婴儿快速感染控制的超声设备。在工业领域，材料的持续质量控制和能源基础设施的智能监控将更容易实施。

英飞凌科技奥地利股份公司首席执行官Sabine Herlitschka表示：“重大创新步骤往往发生在学科的界面上。在医学碰撞微电子学的地方尤其如此，因为我们可以更精确地检测和测量身体信号。这为改善医疗保健创造了巨大的潜力。通过欧洲的‘Listen2Future’项目，我们正在与来自工业、医学和科学界的优秀合作伙伴合作，展示这种‘数字耳朵’如何在医疗保健及其他领域发挥作用。我们共同为声学这一关键应用领域做出了高度相关的贡献。”

欧洲已经在MEMS传感器领域占据领先地位，全球市场份额超过40%。该研究项目的结果将进一步加强欧洲公司的市场地位。

“全球对小型化、高能效系统解决方案的需求正在增长。”英飞凌科技股份公司功率和传感器系统部负责人Adam White说，“半导体在这方面发挥着核心作用。传感器捕获数据，微控制器处理数据并转发数据。英飞凌已经提供高质量的MEMS微控制器和系统。通过这项研究，我们现在可以进一步开发先进的声学传感器系统，并结合高效的处理器和人工智能，与我们的研究合作伙伴一起将整个系统提升到一个新的水平，这要归功于我们在这一领域的专业知识。研究工作开辟了巨大的应用潜力，并创造了可持续的效益。”

精确捕捉声音

MEMS麦克风可确保助听器、智能手机或免提设备中的高音质和低能耗。在医学上，超声波检查是最常见的检查之一，用于妊娠检查、甲状腺、肝脏或心脏的检查。工业使用超声波来“听到”摩擦、振动和损坏区域。这样可以更轻松、更快速地定位维护和预测性维护。但这些设备仍然有其局限性：它们在每个频率范围内都不能同样好地工作，只能提供快照，而且通常又大又贵。“Listen2Future”研究团队正在应对这些挑战。

新一代换能器

该团队正在研究基于新型柔性薄膜材料的小型压电超声波传感器和麦克风。使用新材料和传感器概念，电子设备有望提供更精确的信号和图像，并提供更高质量的声音体验，并且在消耗很少能量的情况下具有可拉伸性和灵活适应性。研究贯穿整个开发链——从材料、设计、信号处理、装配和封装技术、软件开发和人工智能算法到可集成的小型化系统。最终，整个系统将更智能、更小、更强大、更节能。

具体应用领域

微型助听器消耗的电量更少——欧洲约有34万人患有听力障碍，但只有大约三分之一的受影响者获得专业支持并使用助听器。更小且易于使用的助听器将显著提高接受度并改善医疗保健。MEMS压电麦克风的进步有望实现小、坚固、防水的设计，并通过高效的能量转换将功耗降低15%以上。用户舒适度将得到改善，助听器电池寿命将得到延长。

用于婴儿的精确超声检测感染——新型小型超声探头能够快速、轻松、无痛且无创地诊断婴儿感染和危及生命的疾病，如脑膜炎。来自“Listen2 Future”项目的高度集成和具有成本效益的MEMS技术也将使这些设备能够负担得起，以便在医院外和发展中国家广泛使用。研究结果有助于进一步降低发展中国家的新生儿死亡率。

用于心脏控制的便携式贴片——该项目还有望显著推进柔性超声贴片的开发。可穿戴超声贴片将实现永久、连续和非侵入性心脏监测，例如检查心输出量、功能不全和泵容量。将来，患者将能够在家中将贴片贴在他们的胸部，从而可以无痛地连续监测他们的心脏表现。医生将收到更多信息，以便更好地接受治疗，并减少住院时间。

复合材料和电网的监测——用于连续材料和质量控制的可集成系统正在从研究中得到新的推动。可以精确筛选航空航天部件，以确定剩余使用寿命。电网的在线状态监测将能够永久检查关键部件并防止意外故障，从而优化预测性维护。

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