比利时微电子研究中心（imec），於本周举行的2022年IEEE国际超音波会议（International Ultrasonics Symposium），展示了新型压电式微型超音波换能器（pMUT）阵列，它能与平面显示器（FPD）制程技术相容。新型阵列可以隔空感测高於1kPa的声压，满足隔空触觉与指向声波应用。

（A）包含22个直径为500μm环形pMUT的相控阵列大范围影像（B）细部影像

此次开发的pMUT技术不再聚焦晶圆制程，而是朝向与平面显示器技术相容的方向发展，方便将来与隔空感测应用整合，例如振动触觉、飞时测距3D感测或手势识别，并用於智慧手机或汽车仪表板等新式硬体设计。它还能用来开发车用或消费性产品的非接触式互动萤幕，或者满足电竞应用。

超音波技术能支援智慧化系统的触觉回??功能，提供使用者触觉体验。在隔空触觉应用上，超音波会产生局部压力场，让使用者不必触碰实体就有轻微「触感」。这类应用需要低频超音波以高压运作来实现。

现有的解决方案包含大型的压电元件，它会产生较高频的声波，不利於装置与使用者进行精准互动，另一种则是小型的矽基换能器阵列，但它只能在小范围内提供短距的触觉回??功能。此次发表的pMUT薄膜技术与平面显示器技术的相容性更高，因而开拓了前所未见的使用体验深度与广度，实现更多元的应用。

imec开发的薄膜pMUT阵列技术锁定了隔空触觉应用所需的低频高压超音波元件。其研究成果显示，在200kHz~400kHz共振范围内，隔空最大感测压力达到1.5kPa，并成功地在矽晶圆制程展示隔空触觉回??功能，并获得同等性能。

imec超音波MEMS研究计画主持人Erwin Hijzen表示：「目前我们能在晶圆级制程展示这项平面显示器技术与初步的解决方案，提供有兴趣叁与的各方叁考。我们也在探索能够量产大型面板与板材的合作夥伴。」

imec感测器与制动器领域的研究员Xavier Rottenberg总结：「我们开发的pMUT技术可??与大型面板和显示器整合，这对实现大型感测器应用来说是一大里程碑。我们先是研究了超音波换能器的医疗体内影像应用，现在更延伸到隔空触觉应用。」