首页 > 文档云仓 > 技术工艺 | 前沿科技 > 智能制造 | 先进工艺 > 国防军工行业高精度MEMS陀螺仪深度:原理、工艺与产业链
【报告导读】MEMS 陀螺仪利用科里奥利力去测量角速度,用 MEMS 工艺实现,一般采用梳齿电容静电驱动质量块振动,角速度带来质量块另外一个方向的位移,用电容检测该位移从而计算出角速度。
MEMS 陀螺 仪基本都是谐振式陀螺仪,主要部件有支撑框架、谐振质量块及激励 和测量单元,工作模态分为驱动模态与检测模态,两种模态的工作状 态、稳定控制及后续信号处理都需要通过外围电路来实现,静电驱动 是目前大部分 MEMS 陀螺仪采用的驱动方法,检测方式包括电磁检 测、电容检测、压电检测和压阻检测等。
零偏稳定性是衡量陀螺仪性能的主要核心指标,用来衡量陀螺仪 在一个工作周期内,当输入角速率为零时,陀螺仪输出值围绕其均值 的离散程度,数值越小表示性能越高。按照该指标不同,陀螺仪又分 为消费级、战术级、导航级、战略级,当前 MEMS 陀螺仪可以达到导 航级的精度水平。MEMS 陀螺仪因其体积小、重量轻、功耗低、成本 低等诸多优点,在消费电子领域已经获得了广泛应用,随着技术进步, 高精度 MEMS 陀螺仪在工业、商用航空航天、商用船舶导航以及武 器装备领域的渗透率存在较大提升空间。
由于 MEMS 传感器中复杂的极微小型机械系统的存在,MEMS 传感器的芯片设计和工艺研发必须紧密配合。一方面,制造端已有的 工艺路线在很大程度上决定了芯片的设计路线;另一方面,芯片的设 计路线又需要对制造端的工艺模块进行重组和调试。因此,MEMS 传 感器的研发企业必须同时进行芯片和工艺端的研发。在 MEMS 陀螺 仪工艺路线上,SOI 结构渐渐成为加工 MEMS 器件的主要技术,ASIC 一般采用 CMOS 工艺;MEMS 器件一般采用晶圆级封装,CMOS、 MEMS 等器件集成封装正在向 3D 集成技术发展,用较短的垂直互连 取代很长的二维互连,从而减低了系统寄生效应和功耗,并达到体积 最小化和优良电性能的高密度互连目的。
国内 MEMS 陀螺仪相关厂商包括芯动联科、美泰科技、深迪半 导体、矽睿科技等。其中,芯动联科主要做高性能产品,典型产品 33 系列陀螺仪的零偏稳定性为 0.1°/h,相较于其他厂商,该指标领先 1- 2 个数量级。
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