11月(yue)(yue)17日(ri)，由工業和(he)信息化(hua)部、安徽省人(ren)民政府共同舉(舉)辦的“2022世界集(ji)成電路大(da)會”在安徽省合(he)肥市隆重開(開)幕，吸引全球(qiu)業界矚目。安徽省委(wei)書記鄭柵潔、省長王清憲、省(sheng)政(zheng)協主席唐良智(zhi)、工業和(he)信息化部副(fu)部長王江平(ping)、常務副(fu)省長劉惠、合(he)肥市委書記虞愛華等國家(jia)部省領導出(chu)席活動，眾多(duo)國內外著名(ming)專家學者、跨(kua)國企業(業)及知名高校(xiao)匯聚一堂。

2022世(shi)界集成電路(lu)大會現場

大(da)會以“合(he)作才能共贏”為主(zhu)題，主要內容(rong)包括開幕式暨開幕(mu)論壇、4場高峰(feng)論壇、10場主題(題)論壇等豐富(fu)活動。

安徽省委(wei)副書記、省長(長)王清憲致辭(辭)

國家工業和信息化(hua)部黨組成員(員)、副部長王江(jiang)平致辭

安徽省(sheng)人民政府副(fu)省長何樹山(shan)介紹出席嘉賓

其中(zhong)，第(di)十七屆“中(zhong)國芯”集成電路產業促進(進)大會作為本(ben)屆大會的重(zhong)磅細分活動之(zhi)一，于當日(ri)下午揭(jie)曉本屆“中國芯”優秀產品獲獎榜單。芯(xin)海科技（股票代碼(碼)：688595）基于人體成(cheng)分測量的高(gao)精度生物傳感AFE芯片(pian) CS1253，在全國227家優秀(xiu)企(qi)業的334款(kuan)參賽產品中(zhong)脫穎而出，榮(榮)登“中國芯”優秀技術創新(xin)產品榜單。

CS1253榮(榮)獲(獲)第十七(qi)屆“中國芯”優秀技術(術)創新產品

“中國芯”評(評)選是由國家(jia)工信部指導、中國電子信(xin)息產業發展(zhan)研究院(yuan)舉辦的行業(業)權威活動，自2006年成立以來，指引及見證(證)了中國集成(cheng)電路產業的(de)快速發展。此(ci)次芯海科技CS1253榮(榮)獲“中國芯”，是公司自(zi)2007年以來累計第七次、從2019年(nian)連續三屆榮(榮)膺“中國芯”。

2022（第十七屆）中國芯(xin)集(ji)成電路產業促(cu)進大會現場

在本屆大會上，芯海科技(ji)除了蟬聯“中國芯”之外，還將會參加11月18日“2022中(zhong)國半導體市(shi)場年(nian)會”，并作相關(關)專題報告，屆時(時)將另文詳敘。

后文將為您(nin)詳細介紹CS1253的(de)技術特征和(he)產品亮點，字(zi)數約計2000字，閱讀約需4分鐘。

為什么(me)需要關注人(ren)體成分呢? 我(wo)們知道，通常(chang)減肥的(de)人會認為減(減)體重就是減(減)肥。其實這是(shi)個誤區，因為一樣的體重，卻(卻)有不一樣的(de)脂肪含量，其(qi)體型區(區)別很大。同時(時)，人體成分還與身體健康(kang)息息相關（例(li)如一些慢性(xing)病），因此越來越多人會通(tong)過持續(續)監測人體成(cheng)分的變化來指導飲食、運(運)動管理，保持身體的(de)健康狀態(態)。

人體由水分(fen)、蛋白質、脂肪(fang)和無機(機)鹽組成，其中(zhong)約70%是水分，阻(zu)抗較小，主要(yao)存(cun)在(zai)于血液(ye)、肌肉等。脂肪(fang)導電性差，呈(cheng)現為高阻抗(kang)，單位體積中脂肪含(han)量越高阻抗(kang)越大。因此，人(ren)體成分分析(xi)可根據人體(體)阻抗的大小(xiao)，測(測)量和推(tui)斷人體脂肪和水分的含量(liang)。

人(ren)體成分的主(zhu)要構成圖

人(ren)體成分分析(xi)有MRI (核磁共振(zhen)成像）測量、DEXA (雙(雙)能X線吸收測(測)量)、水中密(mi)度(du)測量、BIA (生(sheng)物電阻抗測(測)量）等多種方(fang)法。綜合比較(較)起來，生物電阻抗(kang)法是在(zai)成本，易用性(xing)以及準確(確)度方面綜合(he)表現比較均(jun)衡的方法。

人體成分測量(liang)方法對比表(biao)

生物電阻抗法（Bioelectric Impedance Analysis）是一(yi)種通過電學(學)方法測量人(ren)體成分的技(ji)術。將微弱的(de)交流電流信(xin)號輸入人體(體)時，電流會隨著電阻(zu)小、傳導性能較好的體(體)液流轉(轉)。水分的多少(shao)決定著電流(liu)通過的通路(lu)的寬窄，這個可用阻抗值表示。通(tong)過檢測電壓可以獲得生(sheng)物阻抗值：

生(sheng)物阻抗可以(yi)使用復阻抗(kang)Z=R+jXc表示，其中電阻R為實部，電抗Xc為虛部。復阻抗取(qu)模可得：

BIA設備借(jie)助置于體表(biao)的電極系統(統)向檢測對象(xiang)輸入微小的(de)交流測量電流，準確(確)測量生物電阻抗Z后，代入(ru)到(dao)獲(獲)得科學(學)驗證的算法(fa)中，計算出主(zhu)要人體成分(fen)結果。

BIA測量示(shi)意圖

隨著物質生(sheng)活的改善，人們愈發重視通(tong)過持續的體(體)征監測來進(進)行健康(kang)管理。但是，市場上(shang)用于(yu)人體(體)成分檢測的(de)高性能設備（例如智能體(體)脂秤、人體成(cheng)分分析儀）通(tong)常體積(積)、重量較大，不(bu)便于隨身攜(攜)帶。

因此，在可穿戴領域推(tui)動生命體征(zheng)監測的醫療變革成為趨勢。目前，在(zai)智能手表、手(shou)環等智能穿(chuan)戴產品中，BIA、PPG、ECG等(deng)健康測量技(ji)術不斷迭代(dai)創新，可獲得(de)更加精準的(de)人體健康數據。

可穿戴設(設)備的人體阻抗測量可(ke)簡化成節段(duan)模型。I_FINGER、I_WRIST為激勵電流端，V_FINGER、V_WRIST為電壓測量端（等(deng)效(xiao)電路見 下文圖片）。穿(chuan)戴設備產品(pin)（例如智能手(shou)表）形(xing)態一般是測量上肢(zhi)阻抗。

穿(chuan)戴設備BIA示意圖

穿戴設備BIA電極(極)示意圖(圖)

人體皮膚主(zhu)要有表皮、真皮(pi)和皮下組(組)織組成。表皮(pi)的角質層相(xiang)當于一層很(hen)薄的絕緣層，類似電容的中間介質(質)，真皮和電極(極)片類似電容(rong)器的兩極板(ban)。

由于汗腺里(li)有少量離子(zi)通過，所以可(ke)以把表(biao)皮模擬為漏(lou)電的電容器(qi)，類似電容Cs和電阻Rs’的(de)并聯。真皮和皮下組(組)織可以近似(si)為電阻Rs，因此(ci)實際的(de)人體等效模(mo)型會更加復雜(雜)化。

接觸阻抗(kang)等效電路

相(xiang)較人體成分(fen)檢測的其他(ta)設備，穿戴設(設)備的特(te)性給應用BIA技術帶來更多(duo)挑戰。

電極采(cai)用干電極，存(cun)在極化電壓的問題。

電極(極)接觸面積小(xiao)，存在接觸阻抗大的(de)問題，尤其是(shi)在低溫、干燥環(環)境(jing)下。

穿戴設(設)備體積緊湊，因此要求BIA電路簡單，且抗(kang)干擾能力強。

穿戴設(設)備一般為消(xiao)費電子產品(pin)，因此要求電路功耗低、成本可控(kong)。

芯海科技CS1253是一(yi)款支持(chi)可穿戴設備的生物阻抗(kang)測量的模擬(擬)前端（AFE）芯片，結(結)合人體成分算(suan)法，可(ke)以實現高精度的人(ren)體成分(fen)分析。產品內部集成了生(sheng)物阻抗測量(liang)電路（BIM）和高精(jing)度Sigma-delta ADC信號鏈。生(sheng)物阻抗測量(liang)電路采用正(zheng)弦激勵源，將生物阻(zu)抗轉化為電壓信號送到(dao)ADC信號鏈進行(xing)測量，可以支(zhi)持多頻率(lu)生物阻(zu)抗測量。

CS1253電路(lu)框圖

CS1253的(de)精準度、集成(cheng)度、低功耗、易(yi)用性等各方(fang)面指標均達(達)到國際先進(進)、國內領先水(shui)平，非常適合(he)于智能穿戴應用場景。

準確度

支(zhi)持接觸阻抗(kang)測量；

支持5種(種)激勵源幅度(du)設置；

內置24bit分辨(bian)率ADC，輸出速(su)率10Hz~1280Hz 8檔可調；

支持OTP加載或(huo)軟件加載芯(xin)片校準值；

輸入阻抗>1MΩ@50kHz。

集成(cheng)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，節省單板(ban)模擬開關；

外圍電阻內置(zhi)，減少單板器(qi)件數量，節約(約)系統成本。

低功耗

支持自(zi)動狀態機，減(減)少主控(kong)干預；

FIFO深度達256Samples，最長支持25.6s喚醒(xing)一次@10Hz；

支持ADC數據通訊中斷方式代替輪詢，降低功耗(hao)。

易用性

支持自動狀態機，無(無)需頻繁(fan)切換配置；

支(zhi)持中斷ADC采集(ji)數據閾值配(pei)置，無需頻繁(fan)讀取數據；

支(zhi)持關鍵寄存(cun)器動態(態)配置，無(無)需全部刷新；

靈活(huo)的時序配置，滿(滿)足實際應用(yong)場景。

CS1253參考電路

在開發生(sheng)態上，CS1253擁有完(wan)整的評(評)估套件，硬件工具、軟件(jian)工具、測量算法、開(開)發文檔及技(ji)術支持等均(jun)已準備就緒(緒)，方便客戶評(評)估和開發產品，簡化(hua)開發周期，加快(kuai)量產進程(cheng)。

EVK上位機軟件

EVK評(評)估板

長期以(yi)來，芯海科技(ji)長期深耕健(jian)康測量領域，隨著BIA、PPG、ECG產品序列的逐(zhu)步豐富，正在(zai)形成系列化(hua)產品組合。

未(wei)來，公司仍將憑藉自身的(de)“模擬信號鏈+MCU”雙平臺(臺)驅動的技術(術)優勢，持續構建從芯片(pian)到結(結)構到算法的(de)系統工程，賦能(neng)更多智慧健(jian)康領域的終(終)端品牌(pai)客戶打造更(geng)強產品力。