国研院首创多传感整合单芯片技术 开启新智慧生活

随着物联网兴起与可穿戴设备普及，传感器芯片的应用越来越广泛，根据市调机构统计，传感器芯片2014-2019年之复合成长率约为13%，而2019年是占率更将达到240亿美元。不过，受限于尺寸大小、耗电量、成本等因素，可穿戴设备仍不能整合多种类的传感器芯片，因此在功能上还不够智慧化，未能满足用户的多种需求。

除此之外，台湾虽在芯片制造及设计产业有高市占率，但传感器芯片相关技术大多由国外大厂掌握，台湾传感器芯片设计产业仅占全球不到1%。因此为了解决这样的问题，并加速台湾掌握传感器芯片市场，国家实验研究院芯片系统设计中心开发出“多感测整合单芯片技术”，藉由台湾优势的半导体技术，整合不同种类的传感器与IC芯片，缩小芯片尺寸、降低功耗，同时也减少成本，让可穿戴设备能够更智慧化，且功能也更强大。

由于受限于可动或固定的设计，以及使用电极金属的不同，三大类传感器芯片(运动、环境、生医)必须采用三种不同的制程，因此难以整合进同一装置当中。国家芯片系统设计中心前瞻技术组经理蔡瀚辉指出，若一件可穿戴设备必须同时具备不同种类的传感器功能，那么不同类的传感器芯片之间、以及传感器芯片与系统电路之间难以整合，这将造成微小化及功耗的困难，同时也提高生产成本。以苹果的Apple Watch来看，只内建了心律传感器、加速度计以及GPS，功能并不算多。

而多感测整合单芯片技术克服上述问题，将MEMS结构透过蚀刻等制成，在未破坏电路结构下，整合于一般IC芯片中，并且克服不同金属和半导体IC制程整合于单一基板的困难，只需透过单一标准制程就能够整合运动、环境及生医三大类传感器芯片与IC电路。蔡瀚辉表示，未来单一芯片内除了能够整合多项不同种类的感测功能外，包含无线通讯、计算及记忆等一般IC功能也能一并整合其中。而他也指出，此技术让系统微小化，缩小了约50%的芯片尺寸，耗能降低一半，成本也只需传统感测系统的三分之一到四分之一。而目前芯片中心将与国内制程及封装厂合作，预计一至两年内有相关产品上市。