项目名称：面向能源物联网的智能传感芯片设计与应用
申报单位：超大规模集成电路研究所
负 责 人：虞小鹏、唐中
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项目简介
针对能源物联网领域，本团队研发出一系列具有自主知识产权的低功耗高精度智能传感芯片，多款芯片在国内外电力领域实现了大规模产业化应用,出货量超过1亿颗。
Low-power and high-precision smart sensing chips with proprietary architecture and techniques have been developed for energy internet of things. Hundreds of millions of chips have been shipped to China and overseas markets.
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研究团队
本项目由信息与电子工程学院虞小鹏教授、谭年熊教授以及博士生唐中等人组成的研究团队合作完成，研究团队携手全国第四大芯片设计公司、产值超过100亿的国家电网全资子公司北京智芯微电子科技有限公司及其子公司杭州万高科技股份有限公司，将研究成果实现产业化应用。
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科学解读
图1. 系列化智能传感芯片照片
电能表作为能源物联网的典型应用，在我们生活中处处可见。它不仅是能源物联网中信息感知的重要设备之一，更是关系到国计民生的重要法制计量器具，直接事关各项电力技术经济指标的正确计算，营业计费的准确性和公正性，电力工业的发展以及国家与用户的合法权益。例如一个家庭使用了多少度电，要收取多少电费，都需要通过电能表进行计算，这就要求电能表的计量精度、工作可靠性及稳定性都非常高。然而电能表的高效运行离不开各类智能芯片。由于工业应用中用电设备、用电状态多样，电压、电流传感芯片需要在满足本身低功耗情况下实现大动态范围内高精度电能计量。针对这一应用场景，研究团队设计了多款高精度、低功耗电能传感芯片，可确保电能计量的精度在满足5000：1的宽动态范围内能量计量误差＜±0.1%，研究成果达到国内外先进水平。
图2. 沸能源物联网应用场景
从轮换周期来说，电能表一般使用寿命为6～，并需要满足在其使用期间，无论应用环境多么复杂（如季节更替变化、温度湿度差异等），电能表都要保证高可靠性工作，不能轻易出现问题。这就要求其他各类环境监测的传感芯片来提供保障，其中最典型的就是温度传感器。它们可以实时监测环境温度，保障电能计量走时准确；也可以实时监测芯片内部温度，提供过热保护预警等功能。团队提出新型温度传感器架构，在实现传统温度传感器性能前提下，大大减小芯片面积和功耗，单个传感器功耗低于10μW, 面积仅为1770μm2。
图3. 部分量产芯片产品图
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