通過向人體發射高頻聲波并將其回波轉換為電信號，可以構建體內實時圖像。通過超聲成像對子宮內的胎兒進行非侵入性可視化已得到廣泛認可。除了醫學成像，超聲波還可以應用于汽車、虛擬現實（VR）/增強現實（AR）應用以及其他領域的生物識別和手勢識別。

目前，超聲換能器通常采用硅基半導體設備來生產。對于大面積覆蓋的高分辨率醫學成像，需要大尺寸傳感器，這對于硅基傳感器來說具有挑戰性，因為其每平方毫米的成本很高。

用于大面積成像的PMUT陣列

2021年，比利時微電子研究中心（imec）推出了一種與平板顯示器（FPD）工藝技術兼容的壓電式微機械超聲換能器（PMUT）陣列。得益于其由基于硅晶圓的工藝轉向FPD兼容工藝，有望推動超聲換能器的成本效益升級。

具體來說，由于其與現有薄膜晶體管背板的兼容性，并且這種換能器技術不受晶圓尺寸限制，因此，PMUT陣列的大面積處理成為可能。不過，這種聚合物壓電材料的性能還不足以實現高質量的醫學成像。

據麥姆斯咨詢報道，現在，imec展示了采用另一種壓電材料——氮化鋁鈧（AlScN）的第二代PMUT陣列。隨著早期使用玻璃基板取代晶體硅基板，面積限制已被解決。此外，與上一代相比，第二代PMUT陣列的聲壓提高了10倍。

采用壓電材料AlScN制成的第二代PMUT陣列

該陣列采用AlScN壓電層，可在10 cm的水中實現了令人印象深刻的圖像采集和波束控制。這一進步為曲面上的復雜超聲應用鋪平了道路，有望變革醫學成像和監測應用。

柔性超聲成像的前景

下一步研究包括使技術更加成熟，并將器件調諧到特定頻率。在此過程中，這項技術將能夠在曲面上（例如人體或汽車儀表板上）實現大尺寸超聲換能器陣列，從而有助于在大型非平面表面上集成超聲波功能。由此，令人興奮的超聲波創新應用機遇即將興起。

imec通過與Pulsify Medical合作，打造了一款用于心臟監測的概念驗證醫療貼片，為醫院外的非侵入性縱向監測鋪平了道路。因此，雙方的合作使無需醫生操作的非侵入性心臟監測向現實邁進了一大步。

PMUT器件特性圖，插圖顯示了所制造的PMUT顯微鏡圖像以及相應的腔體剖面圖

作為歐盟資助的“Listen2Future”項目的一部分，這種柔性超聲貼片的進一步開發正在進行中。Listen2future是由歐盟資助的項目，由英飛凌科技（Infineon Technology）負責協調，與來自7個國家的27個合作伙伴一起解決壓電聲學換能器挑戰并進行基準測試。

審核編輯：彭菁