韩国、荷兰组建“芯片联盟，智能驾驶汽车布局加速，激光雷达需求大增

传感新品

【浙江大学：研发石墨烯/碳纳米管/PDMS复合材料的柔性水生触觉传感器】

成果简介

水下对各种力的感知在水上探险活动中具有重要意义，而柔性触觉传感器的实现面临技术挑战。本文，浙江大学汪延成 教授 团队在《ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES》期刊发表名为“Waterproof and Flexible Aquatic Tactile Sensor with Interlocked Ripple Structures for Broad Range Force Sensing”的论文，研究介绍了一种基于防水石墨烯（GR）/碳纳米管（CNT）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料的新型柔性水下触觉传感器。所制备的石墨烯/碳纳米管/PDMS 复合材料具有优异的疏水和机电性能，水接触角超过 134°，测量系数高达2296，是水下大范围力传感的理想压阻传感材料。所提出的触觉传感器具有3×3个传感单元，并采用双互锁水波纹结构来提高灵敏度和力检测范围。

制成的触觉传感器具有两种不同的灵敏度：在 0.062-150 kPa 时灵敏度高，为 0.0338 kPa-1；在 150-450 kPa 时灵敏度低，为 0.00357 kPa-1。此外，该传感器在水生环境中表现出卓越的电阻响应、快速动态恢复以及机械和电气稳定性。然后，将水生触觉传感器佩戴在人的手掌上，检测抓取不同形状和硬度的物体时接触力的分布和变化，展示了所开发的水生触觉传感器在水下应用于大范围力传感的潜力。

图文导读

图1、柔性水生触觉传感器示意图

图2、触觉传感器的制造程序

图3、a-c） GR/CNT/PDMS纳米复合材料和d-f）AgNF/PDMS纳米复合材料的横截面和前视图形貌。

图4、GR/CNT/PDMS复合材料的性能

图5、触觉传感器水下测试的传感性能

图6、a） 佩戴在手掌上的水生触觉传感器的照片;b） 扫描电路原理图。

图7、用于水下抓取应用的水生触觉传感器

小结

综上所述，我们提出了一种新型柔性水上触觉传感器，该传感器采用双互锁水波纹结构，以提高其力感应灵敏度和范围。我们制备了防水的 GR/CNT/PDMS 复合材料作为传感材料，并使用 PPMS 改善了 GRs 和 CNTs 在 PDMS 基材中的分散性。材料测试表明，GR/CNT/PDMS 复合材料具有优异的疏水性能，即使在 40% 的拉伸应变下，水接触角也超过 134°。在 128%的拉伸应变下，复合材料的 GF 值为 2296，远高于 AgNF/PDMS 电极在 140% 拉伸应变下的12GF 值。表征测试表明，水生触觉传感器具有两种灵敏度，可进行广泛的力感应：在 0.062-150kPa 时灵敏度高，为 0.0338kPa-1；在 150-450 kPa 时灵敏度低，为 0.00357kPa-1。

此外，该触觉传感器还具有良好的电阻响应、快速恢复和稳定的水下重复性。水下物体抓取实验表明，所开发的水下触觉传感器能够准确检测抓取不同形状和硬度物体时的接触力分布。在今后的工作中，将进行水下触觉传感器的结构设计，以便与水下机器人技术相结合，并将水下触觉传感器应用于深水下的物体操作。

传感动态

【市场空间或达200亿元！智能驾驶汽车布局加速，激光雷达需求大增】

（央视财经《正点财经》）日前，工信部等四部门联合印发通知，部署开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作，具备量产条件的L3、L4级别智能驾驶汽车可在限定区域内开展上路通行试点。这也明确了智能网联汽车的发展方向和未来商业化的路径。

在上海嘉定区的一家智能驾驶技术公司的研发实验室，工程师正在对最新的无人驾驶汽车进行最后一轮标定。负责人告诉记者，这批自动驾驶系统验证完成后，将申请投入到无人驾驶试验区试运行。

目前量产的智能驾驶系统多为L2级，主要能实现实际场景下的辅助驾驶员，而L3、L4级智能驾驶系统，则强调车辆在多场景下的自主驾驶功能和预判驾驶策略。它主要是以激光雷达为主导的数据感知系统和高清摄像头构建的视觉体系相融合，再通过车路协同等方式实现智能驾驶。其中，激光雷达是汽车深度感知系统的最关键设备之一，随着L3、L4级智能驾驶政策落地，激光雷达的市场需求进一步放量。

某智能驾驶公司副总裁 黄俊：现在是有4颗激光雷达，有4颗毫米波雷达以及7颗摄像头。传感器数量从L2级到L4级，有一个2到3倍的增加。

需求持续释放 激光雷达市场规模有望增长

过去，激光雷达因其构造复杂，工作环境要求苛刻等因素，单颗售价就高达几十万元，而近年来，随着国产激光雷达的多轮迭代和产业升级，已经实现了大规模量产，成本和售价也不断下降。

浙江杭州的一家量产激光雷达的工厂负责人介绍，今年三季度开始，他们的激光雷达订单排到了年底。

某激光雷达公司制造总监 朱晓峰：基本实现了满负荷运转，设备24小时一直在跑。我们现在的年产能在50万台左右。

记者了解到，能支持L3、L4级智能驾驶的激光雷达中，360度机械旋转式激光雷达虽然性能优异，但由于体积大、成本较高，目前只在特定驾驶场景下使用。而半固态和固态激光雷达，虽然探测角度较窄，但由于集成化程度较高，结构简单，制造成本在逐年下降，让大规模量产成为可能。

业内人士表示，激光雷达弥补了摄像头等传感器的不足，目前L3、L4级智能驾驶趋势加速，各家车企也在为高阶智能驾驶汽车量产提前布局，激光雷达行业将持续放量。

东北证券研究所汽车行业首席分析师 邢重阳：后续带有高级别智能驾驶的车型的放量，有望拉动整个激光雷达行业的出货量。激光雷达在未来的两三年，整个市场空间有望达到200亿元以上。

【中国工程院院士：“光纤传感应用，我们在国内外都是最厉害的”】

45年前，当美国人刚提出光纤传感这个概念，姜德生已做出了产品——光纤风压计，解决了国家发展的需求。

45年来，姜德生建成了从基础理论、关键技术、系统开发到工程应用的全链条研发平台。他常谦虚地说：“发文章，我们在国内都排不上号，但是说起光纤传感的应用，我们在国内外都是最厉害的。”

11日晚，武汉理工大学隆重举办第三届“卓越之光”理工故事展演会。不懈地追“光”者姜德生院士、96岁退休教授徐长佑、杭州亚运会女子跳远冠军熊诗麒等，8个动人故事澎湃着卓越的理工精神和理工力量。

■ 院士亲自下矿井

21世纪初，我国煤矿瓦斯爆炸事故频发，造成了巨大的生命和财产损失。瓦斯爆炸事故的主要原因是瓦斯气体传感技术落后，为解此燃“煤”之急，姜德生院士曾先后多次到煤矿实地调研。

“卓越之光”理工故事展演现场，姜德生院士团队王洪海教授讲述，有一次在郑煤集团某煤矿，姜院士说：“现场调研，必须到环境最恶劣、最危险的地方。”他坚持亲自到具有高瓦斯突出危险的掘进作业面实地考察。

姜德生先是乘升降罐笼下到200米深矿井，再蹲骑“猴车”乘缆索下行至巷道，然后继续徒步行走将近2公里才到达作业面。行走途中，耳畔不时传来煤岩断裂发出的“嘭嘭咚咚”声响，这是瓦斯气体涌出煤层噗噗冒起的水泡声，其危险程度不言而喻。还有矿井通风巨大的风力夹裹着煤粉沙砾生疼地打在脸上、钻入眼睛里。

这一年姜德生院士58岁，就在这样恶劣又危险的环境下，他与煤矿技术人员探讨实验方案。他无惧危险、无畏困难、严谨务实的工作作风感动了在场的所有人员。陪同的省煤炭厅领导感慨地说：“我们经常跟高校和科研院所合作研究，从来没见过教授亲自下井，更何况是院士。他是脚踏实地，把论文写在祖国大地上。”

■ 他将产品做到进口价1/10

光栅波长解调模块是光纤传感设备最核心的器件，被国外某公司垄断，他们享有定价权，指头盖大小的东西，比黄金还贵，哪怕是大批量采购也不降价。这样被别人“卡脖子”，姜德生感到很憋屈，他下定决心自己研发。

三年艰苦攻关，姜德生另辟蹊径，做了一个新原理的调解模块，价格还不到进口价格的1/10。后来，该公司主管曾三次找姜院士主动提出降价，希望还采购他们的模块，这次姜院士婉言谢绝了他们。

范典教授讲述了另一个故事。2005年他刚毕业留校就参加了姜德生带领的油罐和隧道的火灾探测系统开发。当时新建的秦岭终南山隧道是国内最长的隧道——双洞18.2公里。业主单位在火灾探测产品的招标中安排了一个擂台赛。主办方找了一段试验隧道，各家都装上自己的产品，做点火试验。

在火灾中，报警时间短是王道，响应越早意味着危险越小、损失越少。姜德生团队的报警响应不仅最快，还实现了20km无中继的火灾探测。“即使隧道里停电了都可以正常工作，这些都是国外的技术无法比拟的。”范典说。

后来业主还是不放心，双洞隧道，姜德生团队和国外公司，各中标一条隧道。但国外产品安装后一直无法通过消防验收，三年后，他们的设备也被拆除，更换为姜德生团队的产品。从那之后，国外的光纤火灾探测产品逐步退出了中国市场。

“现在我们的火灾探测产品已经累计装备了30000km的公路隧道，3000个大型油罐等。”范典说，这项技术还孵化了光纤传感领域首家上市公司——理工光科，为学校创收上亿元。

面对国家战略需求，面向工程应用的需求，姜德生院士团队孜孜不倦，一次次带领团队破解“卡脖子”技术，为光纤传感设备配上“中国芯”。姜德生还将大容量光栅阵列传感网络技术成功运用到“鄂州花湖机场智能跑道系统”，这也是世界首条实现全时全域监测的智能跑道。

【韩国、荷兰组建“芯片联盟”：阿斯麦与三星将共建芯片研究中心】

当地时间周二(12月12日)，阿斯麦与三星电子签署了一项备忘录，将共同投资1万亿韩元(约合7.04亿欧元)，在韩国建立研究中心，利用下一代极紫外(EUV)***研究超精细芯片制造工艺。

这一事件的背景是，尹锡悦从周一起对荷兰进行为期4天的国事访问。根据日程，当地时间周二，尹锡悦将与荷兰国王威廉·亚历山大、三星电子会长李在镕和SK集团会长崔泰源共同走访半导体设备制造商阿斯麦总部，与该公司现任首席执行官彼得·温宁克参观主要设施，并探讨加强芯片供应链和技术创新领域合作的方案。

 

这也是1961年两国建交以来，韩国总统首次对荷兰进行国事访问。尹锡悦抵达荷兰后，受到荷兰王室和政府官员的欢迎。

阿斯麦是全球唯一能生产EUV***的厂商，而三星电子和SK海力士都是阿斯麦的主要客户，按销售额计算，韩国是阿斯麦的第二大市场。韩国总统室称，尹锡悦将成为首位参观荷兰“无尘室”生产设施的外国领导人。

在阿斯麦总部举行的会议上，阿斯麦与三星电子签署谅解备忘录，将在韩国共建芯片研究中心；此外，阿斯麦还与SK海力士签署了一项协议，将合作开发旨在降低芯片制造能耗的技术。

韩国官方声称，此次阿斯麦与三星电子的合作，使韩国在超精细芯片制造技术方面又领先了一步，并预计阿斯麦与SK海力士的交易将为韩国带来一个更加环保的芯片制造设备生态系统。

尹锡悦表示：“韩国和荷兰之间的合作范围正在扩大，从防务和安全等战略领域扩大到经济和文化交流，以及尖端科学和技术交流。随着此次访问期间许多协议和谅解备忘录的签署，韩国与荷兰的关系将进一步深化。”

尹锡悦在接受采访时说，半导体是韩荷两国关系的“关键”，目前半导体产业“在战略上比以往任何时候都更加重要，这使得这次对荷兰的访问特别有意义”。

他表示，他对阿斯麦的访问将标志着两国关系的“关键转折点”，而讨论芯片合作会是他访荷行程的重中之重。

韩国贸易部长Ahn Duk-geun表示：“今天是半导体制造强国韩国和荷兰重新结盟的一天。新的双边伙伴关系将使全球芯片供应链更加稳固，并将刺激更多的技术创新。”

【IBM、美光、应用材料、东京电子宣布合作建设 High-NA EUV 研发中心】

12 月 12 日消息，今天早些时候，纽约州长凯西・霍楚尔（Kathy Hochul ）宣布与 IBM、美光、应用材料、东京电子（东京威力科创）等半导体巨头达成合作，投资 100 亿美元，在纽约州 Albany NanoTech Complex 建设下一代 High-NA EUV 半导体研发中心。

▲ 图源：IBM

根据声明，负责协调该设施建设的非营利性机构 NY Creates 将利用 10 亿美元州政府资金向 ASML 采购 TWINSCAN EXE:5200 ***。

纽约州表示，一旦机器安装完毕，该项目及其合作伙伴将开始研究下一代芯片制造。官方声明指出，该项目将创造 700 个工作岗位，并带来至少 90 亿美元的私人投资。

此外，官方还强调，这将是北美第一个也是唯一一个拥有 High-NA EUV 光刻系统的公有研发中心，将为开发和生产 2nm 节点甚至更先进的芯片铺平道路。

▲ 图源：IBM

【如何选择温度传感器？】

温度传感器种类繁多，应用也极为广泛，在我们日常所需的汽车、消费电子、家用电器等产品上都存在一个至数个温度传感器。较比其他种类传感器，温度传感器出现的最早，相继出现了热电偶传感器、RTD铂电阻和集成半导体温度传感器等多种温度传感器，并且随着技术的发展，新型温度传感器还在不断涌现。

常用测温方案对比

温度传感器的使用非常广泛，大到工业过程控制中的温度变送器，小到家庭必备的电子体温计都需要通过温度传感器来实现温度检测，但在这些应用场景中，所采用的测温方案是不同的。

根据测温原理，测温方案主要有如下几大类：

热电偶

铂电阻RTD

热敏电阻NTC

CMOS温度传感器

热电偶温度范围最宽，可达-200℃~2000℃，使用时需要外部参考端，较为复杂。铂电阻RTD精度高，范围范围也比较宽，但成本较高，外围电路复杂。NTC热敏电阻成本较低，但精度有限，本身具有温度系数大和非线性输出的特点。CMOS温度传感器又称为IC温度传感器，包括模拟输出和数字输出两种类型。与上述三种温度传感器相比，CMOS温度传感器具有非常高的线性度，低系统成本，功能集成度高，外围简单，能支持数字输出，主要缺点是测温范围一般集中在-40℃~125℃，较为局限。

用一张图表来对比，更加直观：

通过以上对比，大家已经了解了几种测温方案的差异，这些差异也决定了不同的应用场景。热电偶和RTD两种方案测温范围宽，使用复杂，所以基本局限在工业应用。热敏电阻NTC因为低成本和相对易于使用的优点使其应用非常广泛，例如汽车上的水温、油温、发动机进气温度、缸内温度到尾气温度，家电和小家电中的空调、冰箱电饭煲等等这些都是NTC的主战场，物联网应用中的环境温度测量、水温探头，电子体温计等也都是采用以NTC为主的测温方案。

CMOS数字温度传感器过去主要以IC形态存在，采用标准IC的SOP8脚封装，用在电子产品中的板级测温，比如硬盘、主板上，输出信号以I2C接口为主，也有部分采用模拟电压输出。随着摩尔定律的发展，基于CMOS工艺的数字温度传感器性能越来越好，成本也越来越低。

下面我们就介绍一下集中温度传感器的典型产品：

热电偶传感器

热电偶传感器包含两种不同的金属，二者通过热电偶接点在一端结合在一起。当热电偶接点与导线另一端处于不同的温度时，会产生毫伏信号，且接点处就是测量温度之处。这两种金属产生的电压较小，可以通过控制系统进行测量和解读。两种金属各自绝缘，有一个外涂层来保持密切的双线结构。

铂电阻温度传感器：

RTD传感器根据0°C时的标称电阻、电阻温度系数和公差等级来指定。

标称电阻是传感元件在0°C时的电阻。例如，在pt100 RTD中，0°C时的标称电阻为100欧姆，材料为铂。电阻温度系数是电阻随温度每单位变化的变化，该值应尽可能高。铂金的电阻温度系数等于0.00392。这意味着，温度每变化1℃，铂丝的电阻将变化0.00392欧姆。

公差等级是RTD在标称温度即0°C下的精度。IEC751中对铂RTD进行了定义。ptRTD 在0°C时的精度为±0.3°C。RTD元件由铂、铜或镍制成。镍铁合金也用作传感元件，其导热率与镍相似，但电阻率是镍的两倍。

热敏电阻NTC

NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有 接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此，在实现小型化的同时，还具有电阻值、 温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点，可进行高灵敏度、高精度的 检测。

CMOS温度传感器

CMOS温度传感器利用CMOS晶体管的温度特性来进行温度测量。在CMOS晶体管中,晶体管的阈值电压与温度成反比。利用这个特性,可以通过测量晶体管的阈值电压来得到温度值。具体来说,CMOS温度传感器由一串串联的CMOS晶体管组成,这些晶体管的宽度和长度相同,且都是相同类型的晶体管。通过在不同的晶体管上加上不同的电流,可以使得每个晶体管的阈值电压与温度呈线性关系。通过测量这些晶体管的阈值电压,可以得到温度的近似值。ST推出了最新TMOS传感器STHS34PF80。TMOS传感器是基于CMOS技术，利用在自然界中，任何高于绝对零度（-273.15℃）的物体就存在分子和原子无规则的运动，物体都在不断地向外释放红外辐射能量。辐射能量的大小及其波长与物体表面的温度有着密切的关系，TMOS传感器通过测量FOV范围内的物体随着温度的变化，判断辐射的能量值及波长，来判断物体的存在状态和运动状态。可以测量物体的绝对温度，5-20um的红外辐射。广泛应用于智能家居、楼宇、节能灯控、工业温度状况监测、IoT等。

MEMS温度传感器IC

该传感器配有一个全新设计的ASIC专用芯片、一个经过改进的MEMS电容式湿度传感元件和一个标准的片上温度传感元件，其性能已经大大提升甚至超出了前一代传感器的可靠性水平，新一代温湿度传感器，响应迅速、抗干扰能力更强，经过改进使其在恶劣环境下的性能更稳定。这种传感器可广泛应用于暖通空调、除湿器、测试及检测设备、消费品、汽车、自动控制、数据记录器、气象站、家电、湿度调节、医疗及其它相关湿度检测控制等领域。

审核编辑 黄宇