近日，南边科技年夜学深港微电子学院李嘉敏课题组于体域无线供能与通讯芯片设计范畴取患上主要结果。
结果1：
跟着微型化、高集成度的生物植入体系的快速成长，怎样于体内情况中实现安全、高效、持久不变的无线供能与通讯，成为限定植入式装备尺寸微缩与持久运行的要害瓶颈。超声链路依附其低路径损耗及优良的生物安全性，逐渐成为植入式医疗体系中无线能量传输与数据通讯的主要前言。然而，超声换能器于供能路径与反向散射通讯路径上的终端负载需求存于固有冲突，传统体系凡是采用分时复用或者多换能器设计，于时间或者空间上分散二者，但这往往需要于供能持续性、通讯速度与延迟、体系体积与繁杂度之间做出折中。
针对于这一挑战，本事情摸索供能与上下行链路的并行交融，提出了一种基在单超声换能器的并行供能和自顺应反向散射通讯体系架构（见图1），经由过程动态调控超声换能器的等效阻抗，使其同时满意能量吸收与反向散射的阻抗需求，该架构可于单一换能器的基础上实现连续供能与及时、高能效、高速度超声通讯的并行运行。功率路径方面，采用高能效单级转换布局，经由过程调治整流导通时间直接节制换能器端口的等效输入阻抗和反向散射系数，并使其与体系负载电流解耦，从而实现供能路径与反向散射通讯的超声接口复用而互不滋扰。于通讯链路与调制计谋方面，构建了自顺应反向散射通讯架构，硬件复用撑持多种调制要领，基在路径及时评估，动态自顺应调制方式与传输速度，于差别信道前提下实现传输速度与误码率的优化。
图1. 并行超声供能与通讯体系架构
基在180 nm CMOS 工艺，该体系芯单方面积为0.28 妹妹²，于 5 cm 深度油浴测试中，芯片实现了192 μW连续超声供能与300kbps（1MHz超声载波）的并行反向散射通讯速度，误码率低在10⁻⁶，此中4ASK调制模式下上行链路能量效率低至6.3 pJ/bit。该体系初次实现超声供能与通讯的并行交融，其频谱效率与能效显著优在现有超声方案，为下一代植入式体系提供了主要的技能支撑。
相干研究结果“Simultaneous Ultrasound Powering and Co妹妹unication System with Adaptive Backscatter Modulation for Bio-Implants”入选了2025年ISSCC的学生科研前瞻单位（Student Research Preview），并做现场芯片演示。此项结果在2025 年 11 月 2–5 日于韩国年夜田进行的亚洲固态电路集会（IEEE Asian Solid-State Circuits Conference, ASSCC）上陈诉并演示，入选集会Highlights，得到2025 IEEE A-SSCCStudentDesign Contest (SDC) Distinguished Design Award（图2）。该论文第一作者为深港微电子学院2025 级博士生高从浩（深港微电子学院2023级硕士生），通信作者为李嘉敏副传授，第一单元为南边科技年夜学，互助单元包括北京年夜学。
图2. 2025 IEEE A-SSCC 学生设计竞赛卓异设计奖
本研究事情获得了国度天然科学基金、深圳市科技立异委员会基金的撑持。
结果2：
跟着物联网装备（如可穿着医疗与智能传感器）连续向微型化与长效自供电标的目的成长，从情况中高效网络能量已经成为可穿着装备挣脱电池依靠的要害。人体运动驱动的磨擦纳米发机电（TENG）作为一种有远景的技能，可以或许捕捉情况机械能并转化为电能。然而，TENG孕育发生的电能凡是具备频率低（约1Hz）、输出间歇且功率低的特色，传统整流器因存于显著的反向泄电流，连续耗损有限的网络能量，致使总体能量转换效率低下，难以满意低功率能量网络的需求（图3）。
图3.人体运动实现的人体磨擦电能量网络的特征和其挑战
针对于这一挑战，本事情提出了一款泄电流按捺差分驱动整流器（图4），经由过程新增晶体管成立与输入输出电压瓜葛联系关系的电流限定，引入阻抗不服衡使闲置期Vin+与Vin-等电位点接近地，于保留传统差分驱动布局低导通损耗上风的同时按捺走漏，且无分外功率开消；该整流器采用40nm CMOS工艺，面积仅651μm²，于模仿1cm²接触面积、1Hz驱动频率的可穿着 TENG 测试中，峰值功率转换效率（PCE）达91.8%，输出功率59.6nW，闲置期反向泄电流降至皮安级，较传统差分驱动整流器泄电降低 5 个数目级。
图4. 电路布局和泄电按捺示用意
相干研究结果 “A Leakage-Suppressing Differential-Drive Rectifier for Sporadic Wearable Triboelectric Energy Harvesting”发表在IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs（TCAS-II），并在2025年10月于IEEE国际集成电路与体系设计集会（ISICAS）上报告请示，得到2025 ISICAS Grand Challenge Award (Analog Track)（图5）。该论文第一作者为深港微电子学院 2023 级硕士生蓝亦青，通信作者为李嘉敏副传授，第一单元为南边科技年夜学。
图5. 2025 ISICAS Grand Challenge Award (Analog Track)
本研究事情获得了国度天然科学基金、深圳市科技立异委员会基金的撑持。
论文信息以下：
[1] C. Gao, W. Chen, Z. Li, Y. Lan, Z. Yang, C. Zhang, X. Wang, Y. Li, Y. Lu, L. Lin, and J. Li, Simultaneous Ultrasound Powering and Co妹妹unication System with Adaptive Backscatter Modulation for Bio-Implants, 2025 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference (A-SSCC), Daejeon, South Korea, Nov. 2025.
[2] Y. Lan, L. Lin, J. Yoo and J. Li, A Leakage-Suppressing Differential-Drive Rectifier for Sporadic Wearable Triboelectric Energy Harvesting, IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 72, no. 11, pp. 1645-1649, Nov. 2025.
