Chip ultradźwiękowy CMUT (na CMOS) · pełni rolę: Obrazowanie medyczne, Sensoryka, Obliczenia.
Do jakiej grupy należy Butterfly Ultrasound-on-Chip i jak jest skonstruowany
Podkategoria komponentów ultradźwiękowych opartych na półprzewodnikach: capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUT) lub piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUT) wytwarzanych na układach CMOS przy użyciu standardowych procesów produkcji półprzewodników. Wafer-level integration tysięcy mikroelementów przetwornikowych z elektroniką sterującą eliminuje setki analogowych przewodów wymaganych w klasycznych sondach piezoelektrycznych, pozwala na pracę w szerokim zakresie częstotliwości (np. 1-12 MHz) z pojedynczego urządzenia oraz obniża koszt jednostkowy dzięki skali produkcji półprzewodników. Stosowane w sondach POCUS handheld, pełnociałowych skanerach USCT, sondach przemysłowych oraz urządzeniach wszczepialnych.
Typ komponentu opisujący pojedynczy układ scalony łączący macierz przetworników CMUT (najczęściej w układzie 2D) z elektroniką analogową i cyfrową, wykonany w jednym procesie półprzewodnikowym na podłożu CMOS. Każdy element CMUT to mikroskopijna membrana z polem elektrostatycznym zdolna jednocześnie do emisji i odbioru ultradźwięków, w szerokim, programowalnym zakresie częstotliwości. Wafer-level integration z elektroniką sterującą pozwala uzyskać moc obliczeniową rzędu bilionów operacji na sekundę i obsługę trybów obrazowania (B-mode, M-mode, Doppler, Coherence, 3D, beam steering) typowo wymagających wielu osobnych sond piezoelektrycznych.
Podstawowe właściwości fizyczne Butterfly Ultrasound-on-Chip — wymiary, masa i materiały
Inne części sprzętowe powiązane z Butterfly Ultrasound-on-Chip
Butterfly Ultrasound-on-Chip™ to autorska technologia półprzewodnikowa firmy Butterfly Network, która zastąpiła klasyczne kryształy piezoelektryczne pojedynczym układem CMOS zawierającym tysiące elementów CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers). Butterfly była pierwszą firmą, która stworzyła komercyjnie dostępne, posiadające certyfikację FDA urządzenie ultradźwiękowe oparte na półprzewodnikach MEMS i pojedynczej, ręcznej sondzie obsługującej cały zakres 1-12 MHz.
Chip integruje macierz 2D ponad 9 000 elementów krzemowych (CMUT) bezpośrednio z elektroniką sterującą na poziomie wafelka (wafer-level integration). Każdy element to mikroskopijna membrana zdolna jednocześnie emitować i odbierać fale dźwiękowe w szerokim, programowalnym paśmie. Dzięki integracji sensorów i elektroniki na jednym chipie wielkości znaczka pocztowego, Butterfly eliminuje setki analogowych przewodów wymaganych w klasycznych sondach 3D i osiąga zaawansowane tryby obrazowania (B-mode, M-mode, Coherence, Color/Power/Pulsed Doppler, 3D imaging, beam steering) z jednej, wielofunkcyjnej sondy.
Sam chip dostarcza około 1 biliona operacji na sekundę (1 trillion operations/second), umożliwiając jednej sondzie obsługę linear, phased i curved arrays bez kompromisów w jakości obrazu. To pozwala zmieścić moc obliczeniową cart-based ultrasonografu klasy szpitalnej w urządzeniu kieszonkowym, a jednocześnie umożliwia aktualizacje funkcji wyłącznie przez oprogramowanie (software-defined ultrasound).
Butterfly Network udokumentowała technologię ponad 600 patentami (stan z oficjalnej strony). Produkcja korzysta z tej samej infrastruktury, która wytwarza procesory komputerowe — co zapewnia ekonomię skali półprzewodników w branży dotąd zdominowanej przez ręczne montowanie tysięcy drutów do kryształów piezoelektrycznych.
Chip jest sercem własnych produktów Butterfly: drugiej generacji sondy iQ+ oraz trzeciej generacji iQ3 (chip P4.3 z podwojoną mocą obliczeniową w stosunku do P4). Przez program licencyjny Butterfly Embedded™ (dawniej Octiv) technologia jest udostępniana partnerom do co-developmentu nowych urządzeń. Najbardziej widoczne wdrożenia partnerskie: Midjourney Scanner (40 chipów na system, pełnociałowy skaner USCT), Mendaera oraz Forest Neurotech.
Butterfly pozycjonuje technologię CMUT jako środowiskowo bezpieczną alternatywę dla przetworników z kryształów PZT (zawierających ołów, objętych wyjątkami RoHS/COCIR). Eliminacja PZT przy zachowaniu jakości obrazowania porównywalnej z urządzeniami cart-based jest jednym z argumentów producenta na rzecz zrównoważonej produkcji.
