11月17日(rì)，由工(gōng)業和信息化部、安徽省人(rén)民(mín)政府共同舉辦的“2022世界集成電路(lù)大(dà)會”在安徽省合肥市隆重開幕，吸引全球業界矚目。安徽省委書(shū)記鄭栅潔、省長王清憲、省政協主席唐良智、工(gōng)業和信息化部副部長王江平、常務副省長劉惠、合肥市委書(shū)記虞愛華等國(guó)家部省領導出席活動，衆多國(guó)内外著名專家學者、跨國(guó)企業及知名高校(xiào)彙聚一堂。

2022世界集成電路(lù)大(dà)會現場

大(dà)會以“合作(zuò)才能共赢”爲主題，主要内容包括開幕式暨開幕論壇、4場高峰論壇、10場主題論壇等豐富活動。

安徽省委副書(shū)記、省長王清憲緻辭

國(guó)家工(gōng)業和信息化部黨組成員(yuán)、副部長王江平緻辭

安徽省人(rén)民(mín)政府副省長何樹(shù)山(shān)介紹出席嘉賓

其中，第十七屆“中國(guó)芯”集成電路(lù)産業促進大(dà)會作(zuò)爲本屆大(dà)會的重磅細分(fēn)活動之一，于當日(rì)下午揭曉本屆“中國(guó)芯”優秀産品獲獎榜單。芯海科(kē)技（股票代碼：688595）基于人(rén)體(tǐ)成分(fēn)測量的高精度生(shēng)物傳感AFE芯片 CS1253，在全國(guó)227家優秀企業的334款參賽産品中脫穎而出，榮登“中國(guó)芯”優秀技術(shù)創新産品榜單。

CS1253榮獲第十七屆“中國(guó)芯”優秀技術(shù)創新産品

“中國(guó)芯”評選是由國(guó)家工(gōng)信部指導、中國(guó)電子信息産業發展研究院舉辦的行業權威活動，自(zì)2006年(nián)成立以來(lái)，指引及見(jiàn)證了中國(guó)集成電路(lù)産業的快(kuài)速發展。此次芯海科(kē)技CS1253榮獲“中國(guó)芯”，是公司自(zì)2007年(nián)以來(lái)累計(jì)第七次、從(cóng)2019年(nián)連續三屆榮膺“中國(guó)芯”。

2022（第十七屆）中國(guó)芯集成電路(lù)産業促進大(dà)會現場

在本屆大(dà)會上，芯海科(kē)技除了蟬聯“中國(guó)芯”之外，還(hái)将會參加11月18日(rì)“2022中國(guó)半導體(tǐ)市場年(nián)會”，并作(zuò)相(xiàng)關專題報告，屆時将另文詳叙。

後文将爲您詳細介紹CS1253的技術(shù)特征和産品亮點，字數約計(jì)2000字，閱讀(dú)約需4分(fēn)鍾。

爲什麽需要關注人(rén)體(tǐ)成分(fēn)呢(ne)? 我們知道，通常減肥的人(rén)會認爲減體(tǐ)重就(jiù)是減肥。其實這是個誤區，因爲一樣的體(tǐ)重，卻有不一樣的脂肪含量，其體(tǐ)型區别很大(dà)。同時，人(rén)體(tǐ)成分(fēn)還(hái)與身(shēn)體(tǐ)健康息息相(xiàng)關（例如(rú)一些慢(màn)性病），因此越來(lái)越多人(rén)會通過持續監測人(rén)體(tǐ)成分(fēn)的變化來(lái)指導飲食、運動管理(lǐ)，保持身(shēn)體(tǐ)的健康狀态。

人(rén)體(tǐ)由水分(fēn)、蛋白(bái)質、脂肪和無機(jī)鹽組成，其中約70%是水分(fēn)，阻抗較小，主要存在于血液、肌肉等。脂肪導電性差，呈現爲高阻抗，單位體(tǐ)積中脂肪含量越高阻抗越大(dà)。因此，人(rén)體(tǐ)成分(fēn)分(fēn)析可(kě)根據人(rén)體(tǐ)阻抗的大(dà)小，測量和推斷人(rén)體(tǐ)脂肪和水分(fēn)的含量。

人(rén)體(tǐ)成分(fēn)的主要構成圖

人(rén)體(tǐ)成分(fēn)分(fēn)析有MRI (核磁共振成像）測量、DEXA (雙能X線吸收測量)、水中密度測量、BIA (生(shēng)物電阻抗測量）等多種方法。綜合比較起來(lái)，生(shēng)物電阻抗法是在成本，易用性以及準确度方面綜合表現比較均衡的方法。

人(rén)體(tǐ)成分(fēn)測量方法對比表

生(shēng)物電阻抗法（Bioelectric Impedance Analysis）是一種通過電學方法測量人(rén)體(tǐ)成分(fēn)的技術(shù)。将微弱的交流電流信号輸入人(rén)體(tǐ)時，電流會随着電阻小、傳導性能較好的體(tǐ)液流轉。水分(fēn)的多少決定着電流通過的通路(lù)的寬窄，這個可(kě)用阻抗值表示。通過檢測電壓可(kě)以獲得(de)生(shēng)物阻抗值：

生(shēng)物阻抗可(kě)以使用複阻抗Z=R+jXc表示，其中電阻R爲實部，電抗Xc爲虛部。複阻抗取模可(kě)得(de)：

BIA設備借助置于體(tǐ)表的電極系統向檢測對象輸入微小的交流測量電流，準确測量生(shēng)物電阻抗Z後，代入到獲得(de)科(kē)學驗證的算法中，計(jì)算出主要人(rén)體(tǐ)成分(fēn)結果。

BIA測量示意圖

随着物質生(shēng)活的改善，人(rén)們愈發重視通過持續的體(tǐ)征監測來(lái)進行健康管理(lǐ)。但(dàn)是，市場上用于人(rén)體(tǐ)成分(fēn)檢測的高性能設備（例如(rú)智能體(tǐ)脂秤、人(rén)體(tǐ)成分(fēn)分(fēn)析儀）通常體(tǐ)積、重量較大(dà)，不便于随身(shēn)攜帶。

因此，在可(kě)穿戴領域推動生(shēng)命體(tǐ)征監測的醫療變革成爲趨勢。目前，在智能手表、手環等智能穿戴産品中，BIA、PPG、ECG等健康測量技術(shù)不斷叠代創新，可(kě)獲得(de)更加精準的人(rén)體(tǐ)健康數據。

可(kě)穿戴設備的人(rén)體(tǐ)阻抗測量可(kě)簡化成節段模型。I_FINGER、I_WRIST爲激勵電流端，V_FINGER、V_WRIST爲電壓測量端（等效電路(lù)見(jiàn) 下文圖片）。穿戴設備産品（例如(rú)智能手表）形态一般是測量上肢阻抗。

穿戴設備BIA示意圖

穿戴設備BIA電極示意圖

人(rén)體(tǐ)皮膚主要有表皮、真皮和皮下組織組成。表皮的角質層相(xiàng)當于一層很薄的絕緣層，類似電容的中間介質，真皮和電極片類似電容器的兩極闆。

由于汗腺裡(lǐ)有少量離(lí)子通過，所以可(kě)以把表皮模拟爲漏電的電容器，類似電容Cs和電阻Rs’的并聯。真皮和皮下組織可(kě)以近似爲電阻Rs，因此實際的人(rén)體(tǐ)等效模型會更加複雜化。

接觸阻抗等效電路(lù)

相(xiàng)較人(rén)體(tǐ)成分(fēn)檢測的其他(tā)設備，穿戴設備的特性給應用BIA技術(shù)帶來(lái)更多挑戰。

➢電極采用幹電極，存在極化電壓的問(wèn)題。

➢電極接觸面積小，存在接觸阻抗大(dà)的問(wèn)題，尤其是在低溫、幹燥環境下。

➢穿戴設備體(tǐ)積緊湊，因此要求BIA電路(lù)簡單，且抗幹擾能力強。

➢穿戴設備一般爲消費電子産品，因此要求電路(lù)功耗低、成本可(kě)控。

芯海科(kē)技CS1253是一款支持可(kě)穿戴設備的生(shēng)物阻抗測量的模拟前端（AFE）芯片，結合人(rén)體(tǐ)成分(fēn)算法，可(kě)以實現高精度的人(rén)體(tǐ)成分(fēn)分(fēn)析。産品内部集成了生(shēng)物阻抗測量電路(lù)（BIM）和高精度Sigma-delta ADC信号鏈。生(shēng)物阻抗測量電路(lù)采用正弦激勵源，将生(shēng)物阻抗轉化爲電壓信号送到ADC信号鏈進行測量，可(kě)以支持多頻率生(shēng)物阻抗測量。

CS1253電路(lù)框圖

CS1253的精準度、集成度、低功耗、易用性等各方面指标均達到國(guó)際先進、國(guó)内領先水平，非常适合于智能穿戴應用場景。

準确度

➢支持接觸阻抗測量；

➢支持5種激勵源幅度設置；

➢内置24bit分(fēn)辨率ADC，輸出速率10Hz~1280Hz 8檔可(kě)調；

➢支持OTP加載或軟件(jiàn)加載芯片校(xiào)準值；

➢輸入阻抗>1MΩ@50kHz。

集成度

➢支持SPI和IIC數據通訊；

➢支持IO寬幅電壓1.8V~3.3V；

➢支持ECG共用電極，節省單闆模拟開關；

➢外圍電阻内置，減少單闆器件(jiàn)數量，節約系統成本。

低功耗

➢支持自(zì)動狀态機(jī)，減少主控幹預；

➢FIFO深度達256Samples，最長支持25.6s喚醒一次@10Hz；

➢支持ADC數據通訊中斷方式代替輪詢，降低功耗。

易用性

➢支持自(zì)動狀态機(jī)，無需頻繁切換配置；

➢支持中斷ADC采集數據阈值配置，無需頻繁讀(dú)取數據；

➢支持關鍵寄存器動态配置，無需全部刷新；

➢靈活的時序配置，滿足實際應用場景。

CS1253參考電路(lù)

在開發生(shēng)态上，CS1253擁有完整的評估套件(jiàn)，硬件(jiàn)工(gōng)具、軟件(jiàn)工(gōng)具、測量算法、開發文檔及技術(shù)支持等均已準備就(jiù)緒，方便客戶評估和開發産品，簡化開發周期，加快(kuài)量産進程。

EVK上位機(jī)軟件(jiàn)

EVK評估闆

長期以來(lái)，芯海科(kē)技長期深耕健康測量領域，随着BIA、PPG、ECG産品序列的逐步豐富，正在形成系列化産品組合。

未來(lái)，公司仍将憑藉自(zì)身(shēn)的“模拟信号鏈+MCU”雙平台驅動的技術(shù)優勢，持續構建從(cóng)芯片到結構到算法的系統工(gōng)程，賦能更多智慧健康領域的終端品牌客戶打造更強産品力。