Технология датчика отпечатка пальца, в настоящее время используемая в смартфонах как iPhone 6, производит двумерное изображение поверхности пальца, которая может быть высмеяна довольно легко с печатным изображением отпечатка пальца. Недавно разработанный сверхзвуковой датчик устраняет тот риск отображением горные хребты и долины поверхности отпечатка пальца и ткань ниже, в трех измерениях.«Используя пароли для смартфонов была большая проблема безопасности, таким образом, мы ожидали, что биометрическое решение было вперед», сказал Дэвид А. Хорсли, преподаватель механической и космической разработки в Калифорнийском университете, Дэвисе.
Он – директор Центра Датчика и Привода головок Беркли, который расположен в кампусах УКА Дэвиса и Калифорнийского университета, Беркли и является co-directed профессором Бернхардом Бозером в УКЕ Беркли.«После того, как Apple объявила о датчике отпечатка пальца в их новом iPhone в 2013, было неизбежно, что больше будет следовать», сказал Хорсли. Он и его коллеги описывают их новую технологию на этой неделе, в истории, появляющейся на покрытии журнала Applied Physics Letters, от AIP Publishing.Происхождение новой технологии начало объединяться в 2007, когда команды в Центре Датчика и Привода головок Беркли сотрудничали, чтобы приобщить исследование пьезоэлектрическо-микромашинных сверхзвуковых преобразователей (PMUTs).
«Мы развивали множества PMUTs, наряду с определенной для пользовательского приложения интегральной схемой (ASIC) и электроникой поддержки», сказал Хорсли. «Наша работа была так успешна, что мы отделили Микросистемы Щебета, в 2013, чтобы коммерциализировать ее». Незадолго до этого тогда, в 2011, исследуя другое использование для их технологии PMUT, они быстро поняли, что ощущение отпечатка пальца было идеальной подгонкой.«К счастью мы приняли на работу группу исключительных студентов, чтобы понять наше видение, а также партнеров в промышленности – наших соавторов в InvenSense Inc. и нескольких других компаниях – кто финансировал работу и изготовил наши проекты», сказал Хорсли.Фундаментальные понятия позади технологии исследователей сродни тем из медицинского отображения ультразвука.
Они создали крошечный блок формирования изображений ультразвука, разработанный, чтобы наблюдать только мелкий слой ткани около поверхности пальца. «Изображения ультразвука собраны таким же образом, что медицинский ультразвук проводится», сказал Хорсли. «Преобразователи на поверхности чипа испускают пульс ультразвука, и эти те же самые преобразователи получают эхо, возвращающееся из горных хребтов и долин поверхности Вашего отпечатка пальца».Основание для датчика ультразвука – множество устройств ультразвука MEMS с очень однородными особенностями, и поэтому очень похожими особенностями частотной характеристики.Чтобы изготовить их блок формирования изображений, группа использовала существующие микроэлектромеханические системы (MEMS) технология, на которую смартфоны полагаются для таких функций как микрофоны и направленная ориентация.
Они использовали измененную версию производственного процесса, используемого, чтобы сделать акселерометр MEMS и гироскоп найденными в iPhone и многих других устройствах бытовой электроники.«Наш чип изготовлен от двух вафель – вафля MEMS, которая содержит преобразователи ультразвука и вафлю CMOS, которая содержит схему обработки сигнала», объяснил Хорсли. «Эти вафли соединены вместе, тогда вафля MEMS ‘разбавлена’, чтобы выставить преобразователи ультразвука». (CMOS или дополнительный металлический окисный полупроводник, является основанной на кремнии технологией, используемой, чтобы сделать транзисторы в чипах.)
Группа Хорсли рассматривает ультразвук как следующую границу для технологии MEMS. «Поскольку мы смогли использовать недорогие производственные процессы большого объема, которые производят сотни миллионов датчиков MEMS для бытовой электроники каждый год, наш жареный картофель ультразвука может быть произведен по чрезвычайно низкой цене», сказал он.Блок формирования изображений приведен в действие 1,8-вольтовым источником питания, используя эффективный властью насос обвинения на их ASIC или определенную для применения интегральную схему. «У наших преобразователей ультразвука есть высокая чувствительность, и электроника приемника расположена непосредственно ниже множества, которое приводит к низкому электрическому parasitics», отметил Хорсли. «Используя низковольтные интегральные схемы уменьшит стоимость нашего датчика и откроет бесчисленные новые заявления, где стоимость, размер и потребление энергии существующих датчиков ультразвука в настоящее время препятствуют».
В сфере биометрии и информационной безопасности, работа группы особенно значительная, сказал Хорсли. «У наших сверхзвуковых датчиков отпечатка пальца есть способность измерить трехмерное, объемное изображение поверхности пальца и тканей ниже поверхности – создание датчиков отпечатка пальца, более надежных и безопасных».Вне биометрии и информационных целей безопасности, новая технология, как ожидают, найдет много другого применения, включая «недорогой ультразвук как медицинский диагностический инструмент или для личного медицинского контроля», добавил он..
Группа также сделала множества устройств ультразвука MEMS с очень однородными особенностями, которые позволили им проверять, что у PMUTs есть очень похожие особенности частотной характеристики.