11月17日，由工業(ye)(ye)和(he)信(xin)(xin)息化部、安(an)徽(hui)(hui)省(sheng)人民(min)政(zheng)府共同舉辦的(de)“2022世界(jie)集(ji)成電路大會”在安(an)徽(hui)(hui)省(sheng)合肥市隆(long)重(zhong)開幕，吸引全球業(ye)(ye)界(jie)矚(zhu)目(mu)。安(an)徽(hui)(hui)省(sheng)委(wei)(wei)書記鄭柵潔、省(sheng)長(chang)王清(qing)憲、省(sheng)政(zheng)協(xie)主席唐良智、工業(ye)(ye)和(he)信(xin)(xin)息化部副部長(chang)王江平、常務副省(sheng)長(chang)劉惠、合肥市委(wei)(wei)書記虞愛華等國家部省(sheng)領導(dao)出席活動，眾多(duo)國內(nei)外著(zhu)名專(zhuan)家學者、跨國企業(ye)(ye)及知(zhi)名高校匯聚一(yi)堂。
2022世(shi)界集成(cheng)電(dian)路大會現場
大(da)會以“合作才能共(gong)贏”為(wei)主題，主要內容包括開幕式暨開幕論壇(tan)、4場高峰論壇(tan)、10場主題論壇(tan)等豐富(fu)活動。
安徽省(sheng)委副書記、省(sheng)長王(wang)清憲致辭(ci)
國家工業和(he)信息(xi)化部(bu)黨組成員(yuan)、副部(bu)長王江平致辭
安徽省(sheng)人(ren)民政府副省(sheng)長何樹山介紹出(chu)席嘉賓
其中(zhong)，第十(shi)七(qi)屆“中(zhong)國芯(xin)(xin)(xin)”集成電路產業促(cu)進大會(hui)作為本(ben)屆大會(hui)的(de)重磅細分活動之一(yi)，于(yu)當日下午揭曉本(ben)屆“中(zhong)國芯(xin)(xin)(xin)”優(you)秀(xiu)產品(pin)獲獎(jiang)榜(bang)單。芯(xin)(xin)(xin)海科技（股票代碼：688595）基于(yu)人體(ti)成分測(ce)量(liang)的(de)高精度生物傳感AFE芯(xin)(xin)(xin)片 CS1253，在全國227家優(you)秀(xiu)企業的(de)334款參賽產品(pin)中(zhong)脫穎而出，榮登“中(zhong)國芯(xin)(xin)(xin)”優(you)秀(xiu)技術(shu)創新產品(pin)榜(bang)單。
CS1253榮(rong)獲第十七屆“中國芯”優秀技術創新產(chan)品(pin)
“中(zhong)國芯”評選(xuan)是由(you)國家工信部指導、中(zhong)國電子信息產業(ye)發展研究院舉辦(ban)的(de)行業(ye)權威活(huo)動，自2006年(nian)成立以來(lai)，指引及見證了中(zhong)國集(ji)成電路產業(ye)的(de)快速發展。此次(ci)(ci)芯海科技(ji)CS1253榮(rong)獲“中(zhong)國芯”，是公司自2007年(nian)以來(lai)累計第(di)七次(ci)(ci)、從2019年(nian)連續三屆榮(rong)膺“中(zhong)國芯”。
2022（第十七屆）中國芯集成電(dian)路產(chan)業(ye)促進(jin)大會現場(chang)
在(zai)本屆(jie)大會上，芯(xin)海科技除了蟬聯(lian)“中國芯(xin)”之外，還將(jiang)會參(can)加11月18日“2022中國半導體(ti)市場年會”，并作相關專題(ti)報告，屆(jie)時(shi)將(jiang)另(ling)文詳(xiang)敘。
后文將(jiang)為您(nin)詳細介紹CS1253的技術(shu)特征和產品亮點，字(zi)數約(yue)計2000字(zi)，閱(yue)讀(du)約(yue)需4分鐘。
01人體成分構成測量方法
為什(shen)么需要關注人(ren)(ren)(ren)體(ti)(ti)成分(fen)呢? 我們(men)知道(dao)，通常減肥(fei)的人(ren)(ren)(ren)會認為減體(ti)(ti)重就(jiu)是減肥(fei)。其(qi)(qi)實這是個誤區，因為一樣(yang)的體(ti)(ti)重，卻(que)有不一樣(yang)的脂肪(fang)含量，其(qi)(qi)體(ti)(ti)型區別很大。同時，人(ren)(ren)(ren)體(ti)(ti)成分(fen)還與(yu)身(shen)體(ti)(ti)健康(kang)息息相關（例如一些(xie)慢性(xing)病(bing)），因此越來越多人(ren)(ren)(ren)會通過持(chi)續(xu)監(jian)測(ce)人(ren)(ren)(ren)體(ti)(ti)成分(fen)的變(bian)化(hua)來指導(dao)飲食(shi)、運動管理(li)，保持(chi)身(shen)體(ti)(ti)的健康(kang)狀態(tai)。
人(ren)體(ti)(ti)由水(shui)分、蛋白質、脂肪(fang)(fang)和(he)無機鹽組成，其中約70%是水(shui)分，阻抗較小，主要(yao)存在(zai)于(yu)血液、肌肉等。脂肪(fang)(fang)導電性差(cha)，呈現(xian)為高阻抗，單(dan)位體(ti)(ti)積(ji)中脂肪(fang)(fang)含(han)量(liang)(liang)越高阻抗越大。因此，人(ren)體(ti)(ti)成分分析(xi)可根(gen)據人(ren)體(ti)(ti)阻抗的(de)大小，測量(liang)(liang)和(he)推(tui)斷人(ren)體(ti)(ti)脂肪(fang)(fang)和(he)水(shui)分的(de)含(han)量(liang)(liang)。
人體成(cheng)分的主要構(gou)成(cheng)圖
人體成分(fen)分(fen)析有MRI (核(he)磁共振(zhen)成像）測(ce)(ce)量(liang)、DEXA (雙能X線(xian)吸收測(ce)(ce)量(liang))、水中密(mi)度(du)測(ce)(ce)量(liang)、BIA (生(sheng)物(wu)電阻抗(kang)測(ce)(ce)量(liang)）等多種方法(fa)(fa)。綜合比較起(qi)來，生(sheng)物(wu)電阻抗(kang)法(fa)(fa)是在成本，易用性以(yi)及(ji)準確(que)度(du)方面(mian)綜合表(biao)現比較均衡的方法(fa)(fa)。
人(ren)體(ti)成分測量方法(fa)對比表
02生物電阻抗法（BIA）測量原理
生(sheng)(sheng)物電(dian)阻抗法(fa)（Bioelectric Impedance Analysis）是一種通過(guo)電(dian)學方法(fa)測(ce)量(liang)人體(ti)(ti)成分的(de)技術。將微弱(ruo)的(de)交流(liu)(liu)電(dian)流(liu)(liu)信號輸入(ru)人體(ti)(ti)時，電(dian)流(liu)(liu)會(hui)隨著電(dian)阻小、傳導性能較好的(de)體(ti)(ti)液流(liu)(liu)轉。水分的(de)多少決定著電(dian)流(liu)(liu)通過(guo)的(de)通路的(de)寬窄，這(zhe)個(ge)可(ke)用阻抗值表(biao)示。通過(guo)檢測(ce)電(dian)壓(ya)可(ke)以獲得生(sheng)(sheng)物阻抗值：
生(sheng)物阻(zu)抗(kang)(kang)可以使(shi)用復(fu)(fu)阻(zu)抗(kang)(kang)Z=R+jXc表示(shi)，其中電阻(zu)R為(wei)實部，電抗(kang)(kang)Xc為(wei)虛(xu)部。復(fu)(fu)阻(zu)抗(kang)(kang)取(qu)模可得：
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BIA設(she)備借助置于體表的電(dian)極(ji)系(xi)統向檢測對象輸入微(wei)小的交(jiao)流測量電(dian)流，準確測量生物電(dian)阻抗Z后，代入到(dao)獲得科學驗證的算法中，計(ji)算出主要人(ren)體成分結果。
BIA測量(liang)示意圖
03穿戴設備應用BIA的技術難點
隨著物質生活(huo)的改善，人(ren)們(men)愈發重(zhong)視通過持(chi)續(xu)的體(ti)(ti)(ti)征監測來進行健康管(guan)理。但是，市場上用于(yu)人(ren)體(ti)(ti)(ti)成分(fen)檢測的高性(xing)能設備（例如智能體(ti)(ti)(ti)脂(zhi)秤(cheng)、人(ren)體(ti)(ti)(ti)成分(fen)分(fen)析儀(yi)）通常體(ti)(ti)(ti)積、重(zhong)量較大(da)，不便(bian)于(yu)隨身攜(xie)帶。
因此，在(zai)(zai)可(ke)穿戴領域推(tui)動(dong)生命體征監測(ce)的(de)醫療變(bian)革成(cheng)為趨勢(shi)。目前，在(zai)(zai)智(zhi)(zhi)能手表、手環等智(zhi)(zhi)能穿戴產品中，BIA、PPG、ECG等健康測(ce)量技(ji)術不斷迭代創(chuang)新，可(ke)獲得(de)更加精準的(de)人體健康數據。
可穿戴設備的人體阻抗測量可簡化成節段模型。IFINGER、IWRIST為激勵電流端，VFINGER、VWRIST為電壓測量端（等效電路見 下文圖片）。穿戴設備產品（例如智能手表）形態一般是測量上肢阻抗。
穿戴設備BIA示意圖(tu)
穿戴設(she)備BIA電極(ji)示意圖
人體皮(pi)膚(fu)主要有(you)表皮(pi)、真皮(pi)和皮(pi)下(xia)組織組成。表皮(pi)的角(jiao)質層相(xiang)當于一層很薄的絕緣層，類似電(dian)容的中間介質，真皮(pi)和電(dian)極片類似電(dian)容器的兩極板。
由于汗腺里(li)有少量離子通過，所以(yi)(yi)(yi)可以(yi)(yi)(yi)把(ba)表皮模擬為漏電的(de)(de)電容器，類似電容Cs和(he)電阻(zu)(zu)Rs’的(de)(de)并聯(lian)。真皮和(he)皮下(xia)組織可以(yi)(yi)(yi)近似為電阻(zu)(zu)Rs，因此實(shi)際的(de)(de)人體(ti)等效模型會更加復雜化。
接觸阻抗等(deng)效電路
相較人體成分檢測(ce)的其他設(she)備，穿戴設(she)備的特性給應用BIA技術帶來更(geng)多挑戰。
?電(dian)極(ji)采用干電(dian)極(ji)，存在極(ji)化電(dian)壓的問題(ti)。
?電極接(jie)觸面(mian)積小，存在接(jie)觸阻抗(kang)大的問題，尤其(qi)是在低溫(wen)、干(gan)燥環(huan)境(jing)下(xia)。
?穿(chuan)戴設(she)備(bei)體積(ji)緊(jin)湊，因此(ci)要(yao)求BIA電路簡(jian)單，且抗干(gan)擾能力強(qiang)。
?穿戴設備一般為消費電子產品(pin)，因此要求電路功(gong)耗低、成本可控。
04CS1253的產品性能指標
芯(xin)海科(ke)技(ji)CS1253是(shi)一(yi)款支持可穿戴設備的(de)生(sheng)物(wu)阻(zu)(zu)抗(kang)(kang)測量(liang)的(de)模擬前端（AFE）芯(xin)片(pian)，結合人體(ti)成(cheng)分算法(fa)，可以實現高精度的(de)人體(ti)成(cheng)分分析。產(chan)品內部集成(cheng)了(le)生(sheng)物(wu)阻(zu)(zu)抗(kang)(kang)測量(liang)電路（BIM）和高精度Sigma-delta ADC信號(hao)鏈。生(sheng)物(wu)阻(zu)(zu)抗(kang)(kang)測量(liang)電路采用正弦激勵源，將生(sheng)物(wu)阻(zu)(zu)抗(kang)(kang)轉化為電壓信號(hao)送到ADC信號(hao)鏈進(jin)行(xing)測量(liang)，可以支持多頻率(lv)生(sheng)物(wu)阻(zu)(zu)抗(kang)(kang)測量(liang)。
CS1253電路框圖
CS1253的精準度、集成度、低功耗、易用性等各(ge)方(fang)面指標均達到國際先進、國內領先水平，非常適合于智能穿戴應用場景。
準確度
?支持接觸阻(zu)抗測量；
?支(zhi)持5種激勵源幅度設置；
?內置24bit分辨(bian)率(lv)ADC，輸(shu)出速率(lv)10Hz~1280Hz 8檔(dang)可調；
?支持OTP加(jia)載(zai)(zai)或軟(ruan)件(jian)加(jia)載(zai)(zai)芯片校準值；
?輸入(ru)阻抗>1MΩ@50kHz。
集成度
?支持SPI和(he)IIC數據通訊；
?支持IO寬幅電壓1.8V~3.3V；
?支(zhi)持ECG共用電極，節省單(dan)板模擬(ni)開關；
?外圍(wei)電阻內置，減少(shao)單(dan)板器件(jian)數量，節約(yue)系統成本。
低功耗
?支持自(zi)動(dong)狀態機，減少主(zhu)控干(gan)預；
?FIFO深(shen)度(du)達(da)256Samples，最長支持25.6s喚(huan)醒一次@10Hz；
?支(zhi)持ADC數(shu)據通訊中斷方式代替(ti)輪(lun)詢，降低功耗。
易用性
?支持(chi)自動狀態機，無需頻繁切換(huan)配置；
?支持中(zhong)斷ADC采集數據閾值配置，無需頻繁讀取數據；
?支持關鍵(jian)寄存(cun)器動態配(pei)置，無需全部刷新；
?靈活的(de)時序配(pei)置，滿足實際應用(yong)場景。
CS1253參考電路(lu)
在開發生態上，CS1253擁(yong)有完整(zheng)的評估(gu)套件(jian)，硬件(jian)工具、軟件(jian)工具、測量算法、開發文(wen)檔及技術支持等均(jun)已準備就緒，方(fang)便客(ke)戶評估(gu)和開發產品(pin)，簡化開發周期，加快量產進程。
EVK上(shang)位機(ji)軟件(jian)
EVK評估(gu)板
長期(qi)以來(lai)，芯海科技長期(qi)深耕健(jian)康測量領域，隨(sui)著(zhu)BIA、PPG、ECG產品(pin)序列的逐(zhu)步豐富(fu)，正在形成系列化產品(pin)組合。
未(wei)來，公司仍(reng)將憑藉自(zi)身的(de)(de)(de)“模擬信號鏈+MCU”雙平(ping)臺(tai)驅動的(de)(de)(de)技術優勢(shi)，持(chi)續(xu)構(gou)建從芯(xin)片到結(jie)構(gou)到算法的(de)(de)(de)系統(tong)工程，賦能更多智慧健康領域的(de)(de)(de)終端品牌客戶(hu)打造更強產品力(li)。