微机械超声换能器（MUT）简介

一、简介

超声换能器（Ultrasonic Transducer，UT）是指在超声波频率范围内实现声能与电能相互转换的器件，根据换能工作状态主要分为三种类型：发射型、接收型、收发一体型。21世纪以来，MEMS为超声技术发展注入新的动力，促进超声换能器的微型化和集成化，并可以有效降低大批量生产的成本，从而为打开广阔的消费类应用大门奠定基础。

近些年，基于MEMS技术的压电式微机械超声换能器（PMUT）和电容式微机械超声换能器（CMUT）产品接连面世并成功应用于智能手机、平板电脑、汽车、无人机、机器人、智能家居、医疗器械等。预计未来五年MUT市场的复合年增长率（CAGR）超过25%，到2028年将接近20亿美元。

超声换能器横截面结构示意图：（a）块体型压电超声换能器；（b）CMUT；（c）PMUT（来源：DOI: 10.3390/s150408020）

2018~2030年超声传感技术路线图（来源：Yole）

得益于压电薄膜制备及集成技术的发展，PMUT呈现“百花齐放”的局面，在飞行时间（ToF）测距、超声成像、指纹识别、人机交互、芯片散热等应用领域取得重要产业化进展，例如TDK InvenSense Chirp的ToF测距传感器、茂丞科技的电子烟烟油液位检测方案、Exo Imaging的手持式超声诊断仪、高通（Qualcomm）的指纹识别传感器、UltraSense的智能触摸界面、Frore Systems的AirJet散热解决方案等。

CMUT主要应用于医疗成像领域，其技术成熟度比PMUT高，以Butterfly Network和Kolo Medical为代表的创业公司正探索“杀手级”应用产品：面向家庭或个人应用的手持式超声成像设备。此外，基于CMUT的可穿戴贴片、血管内超声（IVUS）成像导管、心脏内超声（ICE）导管等也都拥有令人期待的发展潜力。

为了把握新一轮的发展机遇并开辟高附加值的蓝海市场，众多厂商投资布局MUT及配套电路技术，并希望将ASIC与PMUT或CMUT实现单片集成。由此可见，整个MUT产业链进入“生机勃勃”的活跃状态，未来可期！