Un nuevo sensor ultrasónico de huellas dactilares mide la imagen tridimensional de la superficie de su dedo y el tejido debajo de ella, lo que mejora la seguridad biométrica y de la información para teléfonos inteligentes y otros dispositivos
La tecnología del sensor de huellas dactilares que se usa actualmente en teléfonos inteligentes como el iPhone 6 produce una imagen bidimensional de la superficie de un dedo, que puede falsificarse con bastante facilidad con una imagen impresa de la huella digital. Un sensor ultrasónico recientemente desarrollado elimina ese riesgo al obtener imágenes de las crestasy valles de la superficie de la huella digital, y el tejido debajo, en tres dimensiones.
"El uso de contraseñas para teléfonos inteligentes fue un gran problema de seguridad, por lo que anticipamos que una solución biométrica estaba por venir", dijo David A. Horsley, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad de California, Davis. Es director deBerkeley Sensor and Actuator Center, que se encuentra en los campus de UC Davis y la Universidad de California, Berkeley y está codirigido por el profesor Bernhard Boser en UC Berkeley.
"Después de que Apple anunció un sensor de huellas dactilares en su nuevo iPhone en 2013, era inevitable que más lo siguieran", dijo Horsley. Él y sus colegas describen su nueva tecnología esta semana, en una historia que aparece en la portada de la revista letras de física aplicada , de AIP Publishing.
Los orígenes de la nueva tecnología comenzaron a unirse en 2007, cuando los equipos del Centro de sensores y actuadores de Berkeley colaboraron para iniciar la investigación de los transductores ultrasónicos piezoeléctricos y micromaquinados PMUT.
"Desarrollamos arreglos de PMUT, junto con un circuito integrado específico de aplicación ASIC y la electrónica de soporte", dijo Horsley. "Nuestro trabajo fue tan exitoso que en 2013, separamos Chirp Microsystems para comercializarlo."Poco antes de eso, en 2011, mientras exploraban otros usos para su tecnología PMUT, rápidamente se dieron cuenta de que la detección de huellas dactilares era un ajuste ideal.
"Afortunadamente, reclutamos un grupo de estudiantes excepcionales para hacer realidad nuestra visión, así como socios dentro de la industria, nuestros coautores en InvenSense Inc. y algunas otras compañías, que financiaron el trabajo y fabricaron nuestros diseños,"Dijo Horsley.
Los conceptos básicos detrás de la tecnología de los investigadores son similares a los de las imágenes de ultrasonido médico. Crearon una pequeña cámara de ultrasonido, diseñada para observar solo una capa superficial de tejido cerca de la superficie del dedo ". Las imágenes de ultrasonido se recogen de la misma manera quese realiza un ultrasonido médico ", dijo Horsley." Los transductores en la superficie del chip emiten un pulso de ultrasonido, y estos mismos transductores reciben ecos que regresan de las crestas y valles de la superficie de la huella digital ".
La base para el sensor de ultrasonido es una matriz de dispositivos de ultrasonido MEMS con características muy uniformes y, por lo tanto, características de respuesta de frecuencia muy similares.
Para fabricar su generador de imágenes, el grupo empleó la tecnología existente de sistemas microelectromecánicos MEMS, de la cual dependen los teléfonos inteligentes para funciones tales como micrófonos y orientación direccional. Usaron una versión modificada del proceso de fabricación utilizado para fabricar el acelerómetro y giroscopio MEMS que se encuentran enel iPhone y muchos otros dispositivos electrónicos de consumo.
"Nuestro chip está fabricado con dos obleas: una oblea MEMS que contiene los transductores de ultrasonido y una oblea CMOS que contiene los circuitos de procesamiento de señal", explicó Horsley. "Estas obleas se unen, luego la oblea MEMS se 'adelgaza'para exponer los transductores de ultrasonido "CMOS, o semiconductor de óxido de metal complementario, es la tecnología basada en silicio utilizada para fabricar transistores en microchips.
El grupo de Horsley ve el ultrasonido como la próxima frontera para la tecnología MEMS ". Debido a que pudimos utilizar procesos de fabricación de alto volumen y bajo costo que producen cientos de millones de sensores MEMS para electrónica de consumo cada año, nuestros chips de ultrasonido pueden fabricarsea un costo extremadamente bajo ", dijo.
El generador de imágenes funciona con una fuente de alimentación de 1,8 voltios, que utiliza una bomba de carga de bajo consumo en su circuito integrado ASIC o específico de la aplicación. "Nuestros transductores de ultrasonido tienen una alta sensibilidad y la electrónica del receptor se encuentra directamente debajo de la matriz, queresulta en bajos parásitos eléctricos ", señaló Horsley." El uso de circuitos integrados de bajo voltaje reducirá el costo de nuestro sensor y abrirá una miríada de nuevas aplicaciones donde el costo, el tamaño y el consumo de energía de los sensores de ultrasonido existentes son actualmente prohibitivos ".
Horsley dijo que, dentro del ámbito de la biometría y la seguridad de la información, el trabajo del grupo es particularmente significativo. "Nuestros sensores ultrasónicos de huellas dactilares tienen la capacidad de medir una imagen volumétrica tridimensional de la superficie del dedo y los tejidos debajo de la superficie,haciendo que los sensores de huellas digitales sean más robustos y seguros "
Más allá de la biometría y la seguridad de la información, se espera que la nueva tecnología encuentre muchas otras aplicaciones, incluida la "ecografía de bajo costo como herramienta de diagnóstico médico o para el monitoreo de la salud personal", agregó.
El grupo también hizo conjuntos de dispositivos de ultrasonido MEMS con características muy uniformes, lo que les permitió verificar que los PMUT tienen características de respuesta de frecuencia muy similares.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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