微機械超聲換能器（MUT）簡介

一、簡介

超聲換能器（Ultrasonic Transducer，UT）是指在超聲波頻率范圍內實現聲能與電能相互轉換的器件，根據換能工作狀態主要分為三種類型：發射型、接收型、收發一體型。21世紀以來，MEMS為超聲技術發展注入新的動力，促進超聲換能器的微型化和集成化，并可以有效降低大批量生產的成本，從而為打開廣闊的消費類應用大門奠定基礎。

近些年，基于MEMS技術的壓電式微機械超聲換能器（PMUT）和電容式微機械超聲換能器（CMUT）產品接連面世并成功應用于智能手機、平板電腦、汽車、無人機、機器人、智能家居、醫療器械等。預計未來五年MUT市場的復合年增長率（CAGR）超過25%，到2028年將接近20億美元。

超聲換能器橫截面結構示意圖：（a）塊體型壓電超聲換能器；（b）CMUT；（c）PMUT（來源：DOI: 10.3390/s150408020）

2018~2030年超聲傳感技術路線圖（來源：Yole）

得益于壓電薄膜制備及集成技術的發展，PMUT呈現“百花齊放”的局面，在飛行時間（ToF）測距、超聲成像、指紋識別、人機交互、芯片散熱等應用領域取得重要產業化進展，例如TDK InvenSense Chirp的ToF測距傳感器、茂丞科技的電子煙煙油液位檢測方案、Exo Imaging的手持式超聲診斷儀、高通（Qualcomm）的指紋識別傳感器、UltraSense的智能觸摸界面、Frore Systems的AirJet散熱解決方案等。

CMUT主要應用于醫療成像領域，其技術成熟度比PMUT高，以Butterfly Network和Kolo Medical為代表的創業公司正探索“殺手級”應用產品：面向家庭或個人應用的手持式超聲成像設備。此外，基于CMUT的可穿戴貼片、血管內超聲（IVUS）成像導管、心臟內超聲（ICE）導管等也都擁有令人期待的發展潛力。

為了把握新一輪的發展機遇并開辟高附加值的藍海市場，眾多廠商投資布局MUT及配套電路技術，并希望將ASIC與PMUT或CMUT實現單片集成。由此可見，整個MUT產業鏈進入“生機勃勃”的活躍狀態，未來可期！

審核編輯：劉清