友思特方案 | ChipSense™高光谱传感芯片：小型化近红外光谱感知技术与产业应用

导读

在材料无损检测、现场快速分析与智能终端集成需求持续增长的背景下，传统高光谱成像与微型光谱仪在体积、成本、功耗与鲁棒性上面临瓶颈。友思特推出的ChipSense™高光谱传感芯片，以单片集成、宽波段、多通道的技术架构，为工业、农业、食品、智能家电与健康监测提供轻量化光谱感知解决方案。

01 ChipSense™核心技术参数与架构

友思特ChipSense™芯片采用InGaAs 光电探测器，突破传统硅基探测极限，实现550 nm–1700 nm宽光谱覆盖。芯片采用16 通道 × 每通道 4 峰的多通道多峰架构，同步输出高维光电信号，配合机器学习 / AI 完成材料分类与定量检测。

关键性能指标
宽光谱范围：500 nm–1700 nm，远超传统硅基 1050 nm 极限

多通道多峰架构：16 通道, 每通道 4 峰
高信噪比：DC 模式典型 ~80 dB，集成 InGaAs + 滤波器，预测结果更精确

芯片尺寸：4×4 mm

制造工艺：标准半导体 / III-V 供应链，支持大规模量产

检测模式：单点检测，非成像

技术原理

芯片通过光与物质作用后采集反射 / 透射光，对光谱信号进行积分响应并输出16个通道的电流值；不重建完整光谱，直接将 16 通道的信号输入机器学习模型，快速建立信号与材料属性的对应关系，实现高效分类与定量。

02 ChipSense™相比传统光谱芯片的优势

友思特ChipSense™以全固态、单片集成设计，解决传统微型光谱仪的体积大、有可动部件、效率低、成本高的问题：

极致小型化

滤波器与探测器单片集成, 无 MEMS, 光栅等部件, 尺寸接近微型图像传感器

高光学效率

500-1700nm宽峰响应提升光子收集能力，适合微弱漫反射 / 透射信号检测

机械鲁棒性强

全固态无活动部件，抗震抗冲击，适配恶劣现场环境

测量速度快

16 通道同步快照采集，无需波长扫描
低功耗

无扫描驱动部件，系统功耗更低

可量产

成熟半导体工艺，适合大批量部署

需要注意的是, 这款芯片并不直接输出原始光谱, 通过16个通道的宽峰积分响应,对应电信号直接创建分析模型, 分析性能依赖模型质量。

03 检测适用范围与约束

适用检测对象

液体、固体、粉末（非金属、非气体）

有机 / 碳基材料，特征吸收在500–1700 nm内

浓度＞~100 ppm 的目标成分

不适用场景
金属、气体、无机盐、玻璃、矿石

痕量检测（农药残留、低浓度激素 / 抗生素 / 代谢物）

深色高吸收样本、复杂多组分混合物（部分适用，需实测）

测量条件
单点检测，传感面积约1 cm²

需抑制环境光，测量距离 ＜5 cm（更远的距离需要更复杂的光学设计）
光谱分析模型材料专属，不可跨材料直接复用，精度依赖训练数据质量

04 Nibble™模组: 芯片落地标准化开发平台

基于友思特ChipSense™芯片，推出标准化检测模组，降低集成门槛：

Nibble T™（透射模式）

面向液体样本分析

Nibble R™（反射模式）

面向固体、粉末检测，包含光源、匀光 / 聚焦组件、可选光学滤光片

Nibble Beat™

面向健康监测应用

另外，模组配套SpectraByte桌面采集软件与SpectraWeb云端建模平台，支持信号采集、模型训练、定量 / 分类分析与实时部署。

05 核心应用场景

农业与食品现场检测

通过将ChipSense™集成到便携式测量设备和物联网传感器中，减少实验室分析的时间和成本。
谷物 / 粉末水分、营养成分检测
油品真伪鉴别
塑料、纺织品回收分选
牛奶脂肪 / 蛋白质等营养指标快速分析

产线过程控制

通过集成ChipSense™，实现整个生产线的实时、准确监控，实现在线产品质量控制和改进的自动化程度。

酒类发酵关键参数在线监测

土壤 / 作物指标检测
药品特性评估与工艺监控
通过无机示踪剂在材料本身和/或产品相关组件（例如标签）中进行指纹检测, 实现完整性/假冒/可追溯性

智能家电

ChipSense™可以嵌入到家庭和厨房电器中，进一步自动化和简化家电产品使用。

咖啡机：咖啡豆水分、烘焙度、品类识别，优化冲泡参数

洗衣机：织物材质分类，自动匹配洗涤程序

清洁机器人：通过地板类型分类优化地板清洁/清洗循环；通过污渍/粪便检测，为有宠物和/或不同地板类型的家庭提供无风险吸尘

电子健康应用

ChipSense™可以集成到个人护理、健康和保健产品中，提供有关身体特性的全新准确见解。

运动手表/健身追踪器：测量评估运动员的健康状况（例如乳酸水平）和瞬时心率 （IBI） 监测

预防/慢性健康管理设备：监测优化糖尿病/高血压患者的治疗（例如血糖/血压）

美容/健康设备：皮肤质量评估（例如水分）进行皮肤化妆品治疗指导、消费级大脑皮层功能活动测量、压力损伤早期识别等

友思特ChipSense™高光谱传感芯片以小型化、宽检测范围（500-1700nm）、高可靠的特点，将高光谱感知从专业设备推向终端集成，为塑料分选、智能家电、现场快检、健康监测提供可量产的单点光谱感知核心器件，推动光谱技术在更多场景实现实时、无损、智能化检测。

友思特 光谱产品系列

LinkSquare 1 便携式光谱仪

漫反射光谱法，基于立方体棱镜

光谱范围400 - 1000nm

光谱精度1 - 44nm

无线wifi连接，便携操作

LS SWIR SDK 光谱传感器

漫反射光谱法，锗基探测器

光谱范围1225-1625nm

光谱精度50nm，8通道

无线wifi连接，便携操作

ChipSense™ 高光谱传感芯片

InGaAs 多峰探测器阵列

探测范围500-1700nm

高信噪比80dB

16通道信号采集+专用软件，直接获取电信号建模分析

审核编辑 黄宇