MEMS加速度计的原理及运用
高鹏黄国胜
2006．12.19
目录
1.MEMS加速度计基本原理分析
1.1 MEMS简介
1.2微加速度计的类型
1.3 差分电容式加速度计的结构模型及其工作原理
1.4 MEMS微加速度计的制造工艺
1.5 MEMS微加速度计主要性能指标的设计和控制
1.6 MEMS加速度计的其它结构
1.7 各厂商MEMS加速芯片参数对比
1.8 线性度
1.9灵敏度与功耗
2．MEMS加速度计国内外现状
3．微加速度计的发展趋势
4．MEMS加速度计应用前景分析
5．用MEMS加速度计测量加速度、角度
1.1MEMS简介
随着MEMS技术的发展，惯性传感器件在过去的几年中成为最成功，应用最广泛的微机电系统器件之一，而微加速度计（microaccelerometer）就是惯性传感器件的杰出代表。微加速度计的理论基础就是牛顿第二定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。结合陀螺仪（用来测角速度），就可以对物体进行精确定位。根据这一原理，人们很早就利用加速度计和陀螺进行轮船，飞机和航天器的导航，近年来，人们又把这项技术用于汽车的自动驾驶和导弹的制导。汽车工业的迅速发展又给加速度计找到了新的应用领域，汽车的防撞气囊（Air Bag）就是利用加速度计来控制的。
作为最成熟的惯性传感器应用，现在的MEMS加速度计有非常高的集成度，即传感系统与接口线路集成在一个芯片上。本文将就微加速度计进行初步设计，并对其进行理论分析。
1.2 微加速度计的类型
1.2.1 压阻式微加速度计
压阻式微加速度计是由悬臂梁和质量块以及布置在梁上的压阻组成，横梁和质量块常为硅材料。当悬臂梁发生变形时，其固定端一侧变形量最大，故压阻薄膜材料就被布置在悬臂梁固定端一侧（如图1所示）。当有加速度输入时，悬臂梁在质量块受到的惯性力牵引下发生变形，导致固连的压阻膜也随之发生变形，其电阻值就会由于压阻效应而发生变化，导致压阻两端的检测电压值发生变化，从而可以通过确定的数学模型推导出输入加速度与输出电压值的关系。压电式微加速度计是最早出现的微加速度计，其优点是：结构简单，芯片的制作相对容易，并且接口电路易于实现。其缺点是：温度系数比较大，对温度比较敏感；和其他原理微加速度计相比，其灵敏度比较低，蠕变和迟滞效应比较明显。
图1：压阻式微加速度计原理图
1.2.2 电容式微加速度计
电容式微加速度计是最常见的，也有成熟推广的产品。其基本原理就是将电容作为检测接口，来检测由于惯性力作用导致惯性质量块发生的微位移。质量块由弹性微梁支撑连接在基体上，检测电容的一个极板一般配置在运动的质量块上，一个极板配置在固定的基体上。图2所示为典型的三明治结构的平板电容式微加速度计。还有AD 公司开发的电容式微加速度计采用梳齿阵列电容作为检测接口。电容式微加速度计的灵敏度和测量精度高、稳定性好、温度漂移小、功耗极低，而且过载保护能力较强；能够利用静电力实现反馈闭环控制，显著提高传感器的性能。
图2：电容式微加速度计示意图
1.2.3 扭摆式微加速度计
扭摆式微加速度计的敏感单元是不对称质量平板，通过扭转轴与基座相连，基座上表面布置有固定电极，敏感平板下表面有相应的运动电极，形成检测电容(如图3) 。当有加速度作用时，不对称平板在惯性力作用下，将发生绕扭转轴的转动。转动角与加速度成比例关系，可用下式表示：
maL = Kθ（3）
式中， a 为输入加速度；L 为质量平板质心到支撑轴转动中心的距离；K 为支撑轴的扭转刚度系数；θ为平板的扭转角。
图3：扭摆式微加速度计的结构
当质量平板发生偏移时，可以利用电容的静电力来调节平板的偏转角度，提高系统的测量范围，改善系统的动态特性。其基本特点与电容式类似。
1.2.4 隧道式微加速度计
隧道效应就是平板电极和隧道针尖电极距离达到一定的条件，可以产生隧道电流。由J.G.Simmons 推导的隧道电流和针尖与下电极之间的距离关系可以描述为：
I∝ V×exp ( -αkx) （4）式中，V 为施加在电极两端的电压；α为有效势垒高度；x 为电极间隙；k 为常数。
这样可以看出，隧道电流与极板之间的间隙 x 呈负指数关系。隧道式微加速度计常用悬臂梁或者双端固支梁支撑惯性质量块，质量块在惯性力的作用下，位置将发生偏移，这个偏移量直接影响到隧道电流的变化，通过检测隧道电流变化量来间接检测加速度值。系统的典型结构示意图如图4 所示。
图4：隧道式微加速度计原理示意图
隧道式微加速度计具有极高的灵敏度，易检测，线性度好，温漂小，抗干扰能力强，可靠性高。但是由于隧道针尖制作比较复杂，所以其工艺比较困难。还有其他一些新型加速度计，譬如基于热阻抗原理的热加速度计，也具有很好的实
验结果。
1.3 差分电容式加速度计的结构模型及其工作原理
电容式MEMS加速度计是加速度计中的工作灵敏度较高的一种，也是使用最为广泛的一种结构。因此这里分析MEMS加速度计的时以电容式加速度计为例。
1.3.1 MEMS微加速度计的结构模型
采用质量块-弹簧-阻尼器系统来感应加速度，其结构如图5所示。图中只画出了一个基本单元。它是利用比较成熟的硅加工工艺在硅片内形成的立体结构（图5只给出其剖面示意图）。图中的质量块是微加速度计的执行器，与质量块相连的是可动臂；与可动臂相对的是固定臂。可动臂和固定臂形成了电容结构，作为微加速度计的感应器。其中的弹簧并非真正的弹簧，而是由硅材料经过立体加工形成的一种力学结构，它在加速度计中的作用相当于弹簧。
图5：微加速度计的结构示意图。
1.3.2 MEMS微加速度计的工作原理
加速度计的工作原理可概述如下：当加速度计连同外界物体（该物体的加速度就是待测的加速度）一起加速运动时，质量块就受到惯性力的作用向相反的方向运动。质量块发生的位移受到弹簧和阻尼器的限制。显然该位移与外界加速度具有一一对应的关系：外界加速度固定时，质量块具有确定的位移；外界加速度变化时（只要变化不是很快），质量块的位移也发生相应的变化。另一方面，当
质量块的发生位移时，可动臂和固定臂（即感应器）之间的电容就会发生相应的变化；如果测得感应器输出电压的变化，就等同于测得了执行器（质量块）的位移。既然执行器的位移与待测加速度具有确定的一一对应关系，那么输出电压与外界加速度也就有了确定的关系，即通过输出电压就能测得外界加速度。
图6：（a）执行器的力学结构示意图，（b）感应器的电学原理图。
具体地说，以Vm表示输入电压信号，Vs表示输出电压，Cs1与Cs2分别表示固定臂与可动臂之间的两个电容（见图6），则输入信号和输出信号之间的关系可表示为：
（5）其中电容与位移之间的关系由电容的定义给出：
（6）其中x是可动臂（执行器）的位移，d是没有加速度时固定臂与悬臂之间的距离。
由（6）式和（5）式可得
（7）根据力学原理，稳定情况下质量块的力学方程为：
（8）k为弹簧的劲度系数，m为质量块的质量。因此，外界加速度与输出电压的关系为：
（9）可见，在加速度计的结构和输入电压确定的情况下，输出电压与加速度呈正比关系。
1.4 MEMS微加速度计的制造工艺
以往的加速度计都是利用传统的机械加工方法制造的，但是这种加速度计的体积大、分量重，应用场合受到很大限制，MEMS技术制造的微加速度计克服了这些缺点。这里以COMS－MEMS加工技术为例，其加工流程大体如下：如图7所示，经过CMOS浇铸工艺之后就得到如图7(a)的效果，再用CHF3/O2进行各向异性的反应离子刻蚀（reactive ion etch，即RIE）腐蚀掉外层氧化物，得到如图7(b)所示的效果，接下来用SF6/O2来腐蚀体硅，便从衬底上得到微结构，即如图7(c)所示的效果。
图7：CMOS-MEMS加工工艺流程图：（a）经过MOS工艺加工后；（b）经过介质腐蚀工艺后；
（c）经过体硅腐蚀工艺后。
图8是微加速度计工艺完成以后芯片的扫描电子显微镜（SEM）照片。
图8：微加速度计芯片的扫描电镜（SEM）照片（上）
及其局部放大图（下）。
1.5 MEMS微加速度计主要性能指标的设计和控制
在加速度变化的动态过程中，质量块的位移是时间的函数。根据牛顿第二定律，质量块的运动由下列二次常微分方来描述
（10）其中，k为弹簧的劲度系数，b为阻尼部件的阻尼因子，aext是外部加速度。可见，弹簧部件的设计和阻尼部件的设计对加速度计的性能是至关重要的。
1.5.1 弹簧劲度系数的控制
对于弹簧，其构造实际上是如图9所示的力学结构。不难分析得到，其劲度系数为：
图9：弹簧结构示意图
（11）其中，E是杨氏模量，h是弹片的厚度，w是弹片的宽度，l是弹簧结构的长度。为了得到稳定的感应器参数，弹簧的劲度系数必须严格控制。根据上面的公式我们可以看出弹簧的劲度系数正比于弹片宽度的三次方，故这正是控制劲度系数的关键。因此，应尽量保持弹片的宽度各处均匀。
1.5.2 阻尼因子的控制
对于阻尼器，一般有两种模式，第一种是结构阻尼，是由结构层之间的摩擦产生的；第二种是空气粘滞阻尼，是由大气压力产生的，它比第一种模式的阻尼能力强得多。一般采用第一种模式；这种结构的阻尼因子一般是由实验确定的：
（12）其中μ是空气的有效粘滞系数，t是可动臂的梳指厚度，d是梳指间的间隙宽度，l是梳指长度。在大气压强为760torr，温度为293K的环境下，粘滞系数为1.56′10-5kg/m.s。如果图5基本单元数为28，则可以计算得相应的阻尼因子为2.7′10-6kg/s。经过上面的分析，我们可以通过改变梳指的尺寸和间隙的大小来控制阻尼因子，从而达到实际应用要求。
1.5.3灵敏度的控制
感应器的灵敏度是微加速度计中的关键性的技术指标，它是这样来定义的，即用输出电压与输入加速度的比值，见下式：
（13）其中CP是寄生电容（见图5）。由上式可得，要提高灵敏度，必须增大质量块的质量和调制电容，或者减小弹簧劲度系数、梳指间距、以及寄生电容与感应电容的比值。既然m与d是由加工工艺决定的，只能通过调整k与Vm，才能有效地提高灵敏度。另外，由图9还可以看到，通过增加弹簧构造中弯折部分的个数也可以来减小k。
1.6 MEMS加速度计的其它结构
以上是MEMS加速度计的基本原理分析，至于具体的MEMS加速度计设计可通过不同的工艺及不同的力学结构和电容结构来实现。如从力学角度看还有双端支梁式结构和悬梁式结构，如图10所示：
图10：双端支梁式结构（左），悬梁式结构（右）
通过材料力学的分析可同样推导出加速度与质量块的位移之间的关系式，从而结合电容位移与输出电压的关系式，推导出输出电压值与加速度之间的关系。
而电容结构来分析还有把电容做成梳状的形式，如下图11所示
图11：梳头电容结构
通过分析同样可推导出其电容及其输出电压与质量块的位移关系式。从而结合加速度与质量块位移的关系式，推导出输出电压与加速度之间的关系式。1.7各厂商MEMS加速芯片参数对比
单轴加速度计的比较：
从上表可以看出，在带宽上，ADXL103的带宽比SCA610,MMA2260D大得多，所以ADXL103测量精度要高于SCA610,MMA2260D；从芯片尺寸上来看，ADXL103明显小于SCA610,MMA2260D，有利于提高测量系统的集成度；从功耗上来看，ADXL103也比SCA610,MMA2260D小。
三轴加速度计的比较：
三轴的情况与单轴很相似，总体来说，AD公司在器件性能参数的各个方面都做得较VTI好，但价格也较高。
1.8线性度
线性度主要是为了使加速度计有较好的线性输出，即MEMS芯片输出的电压值（模拟或数字）与芯片受到的加速度值成正比。而事实上非线性因素是难以避免的，如弹簧的设计，阻尼系统的设计，可变电容结构的设计，还有信号的采集等或多或少都会产生一些非线性的效应。而MEMS加速度计的关键技术就是使这些非线性效应降低到能接受的程度。选用适当的机械结构设计，或研究开发一些新型的机械结构和电路结构，使实际器件的模型与理论模型更加接近将对器件的线性度有较大的提高。另外提高芯片的生产工艺对改善芯片的线性度也有重要的作用。
1.9灵敏度与功耗
影响芯片灵敏度取决于芯片的结构与本身产生的噪声。对于X轴加速度计，其X轴的揉度必须大（刚度小，容易变形），而Y轴和Z轴的揉度必须小（刚度大，不易变形），以确保Y轴与Z轴的变形不致于影响小加速度对X轴产生的位移响应。这一点必须从机械结构的设计和芯片加工的工艺上进行改善与优化。而
噪声的改善则是工艺水平所决定的因素。
功耗是影响芯片应用范围的一个重要因素，要使MEMS芯片市场化，MEMS加速度芯片就应该向手持设备进军，因此必须降低芯片的功耗。这一点必须从芯片电路设计与工艺设计上下功夫。
2.MEMS加速度计国内外现状
微机电系统(MEMS)重大专项的定位是重点研究MEMS器件、集成系统、先进制造与测试技术及应用。“十五”期间，专项的工作重点是打基础，通过平台建设，掌握MEMS设计、制造、测试、工艺、装备与系统集成等方面的具有自主知识产权的关键技术，建立我国的MEMS研发体系和产业化基地，同时研究与开发具有创新性的器件与微系统。
目前，专项已突破了若干关键技术，加工能力和成品率得到很大的提高，为国内的MEMS研发提供了良好的服务和平台。围绕医疗、环境、石化等行业，开发出若干小批量、多品种、高质量MEMS器件及微系统。若干MEMS器件和微系统达到实用化水平，开始进入产业化阶段。MEMS加速度传感器、特种压力传感器、人体腔道诊疗微系统、微型血液（生化）检测微系统、气象检测微系统等MEMS 器件和微系统取得可喜的进展，基本达到实用化阶段，并积极开展了多种方式的产业化工作。此外，在柔性传感器阵列、微型燃料电池、致冷器、透皮药物释放微系统等方面取得创新研究成果，为MEMS的可持续发展奠定了基础。
针对国际微纳技术发展趋势和我国未来的产业化前景，“十一五”将继续完善我国MEMS制造技术与研发体系，形成MEMS的自主开发与批量制造能力，部分MEMS器件与微系统实现产业化。围绕环境监测、医疗与健康、公共安全快速检测与预警等国家需要，研究开发有自主知识产权的微纳系统设计与制造核心技术、系统集成技术、关键装备和单元产品，提升我国微纳系统自主设计和微纳制造的核心竞争力，并在某些方面进入国际领先水平。
而国外MEMS的技术水平现在已经达到了生产和应用化的程度，大量的传感器公司都投入到MEMS传感器技术的开发和应用领域中（不限于MEMS加速度计），其发展水平的速度远远超乎我们的想象。
3．微加速度计的发展趋势
自1977 年美国斯坦福大学首先利用微加工技术制作了一种开环微加速度计以来，国内外开发出了各种结构和原理的加速度计，国外一些公司已经实现了部分类型微加速度计的产品化，例如美国AD 公司1993 年就开始批量化生产基于平面工艺的电容式微加速度计。相比之下国内的相关研究还存在很多问题，有很多共性难题没有解决。
(1) 微结构的振动质量比较小，产生的输出信号非常微弱，基本上与机械噪声以及电噪声同数量级，因此弱电量检测以及噪声抑制成为提高加速度计性能的难题;
(2) 微结构的迟滞和温漂是影响微加速度计精度的重要因素，如何改善结构减小迟滞效应，采取措施降低温漂的影响，是微加速度计实用化的重要课题;
(3) 微加速度计存在明显的横向干扰，如何采用合理的结构实现结构在各方向解耦，并且通过合理布置检测单元，实现对横向干扰的抑制，也是研究的重要内容;
(4) 除了基于半导体平面工艺的特殊结构电容式加速度计成本较低，利于批量生产外（例如AD 公司的微加速度计系列），其他原理的加速度计的制作成本相对较高，不利于批量生产;
针对上述问题，国内外研究人员已经进行了充分的研究。采用相关双采样接口电路能提高微弱信号的检测能力，降低电路噪声干扰。利用静电力平衡实现微加速度计的闭环控制，提高器件的动态性能，避免支撑梁发生大形变，降低传感器的迟滞和非线性影响，提高器件的可靠性。也有学者采用在线温度补偿技术，实现微加速度计温漂补偿。同时微机电系统技术的进步和工艺水平的提高，也给微加速度计的发展带来了新的机遇。通过了解国内外微加速度计的研究动态，分析其研究特点，总结出微加速度计以下几点发展趋势:
(1) 高分辨率和大量程的微硅加速度计成为研究的重点。由于惯性质量块比较小，所以用来测量加速度和角速度的惯性力也相应比较小，系统的灵敏度相对较低，这样开发出高灵敏度的加速度计显得尤为重要。无论是民用还是军事用途，精度高、量程大的微加速度计将会大大拓宽其运用范围。
(2) 温漂小、迟滞效应小成为新的性能目标，选择合适的材料，采用合理的结构，以及应用新的低成本温度补偿环节，能够大幅度提高微加速度计的精度。
(3) 多轴加速度计的开发成为新的方向。已经有文献报道开发出三轴微硅加速度计，但是其性能离实用还有一段距离，多轴加速度计的解耦是结构设计中的难点。
(4) 将微加速度计表头和信号处理电路集成在单片基体上，也能够减小信号传输损耗，降低电路噪声，抑制电路寄生电容的干扰。
(5) 选择合理的工艺手段，降低制作成本，为微加速度计批量化生产提供工艺路线;同时，标准化微机电系统工艺，为微加速度计投片生产提供一套利于操作、重复性好的工艺方法，也是微硅加速度计发展的重要方向。
4．MEMS加速度计应用前景分析
4.1运用现状：
（1）MEMS传感器在汽车产业中的应用
（2）MEMS 运动传感器在移动电话中的应用
（3）光标或游戏机控制
（4）导航
（5）磁盘驱动器保护
（6）MEMS加速度计在鼠标的应用
4.2运用前景：
目前，利用3轴MEMS加速度计开发出的新型应用有：
带有运动检测和状态感知的手机以监视手机所在位置和被使用状况。这种传感器能够提供很多功能，例如更直观的用户界面和延长电池寿命的智能电源管理。
带有硬盘保护系统的笔记本计算机和媒体播放器。随着对便携式设备存储能力要求的增加，测量冲击和跌落事件有助于提高产品的鲁棒性。
可移动游戏机，通过改善当前游戏的界面和开发新的基于运动的游戏而提供更多的互动、直观和趣味的游戏体验。数码相机，通过检测位置、运动和振动而自动地帮助用户更好地拍照。
由于这些新型功能可以使产品更具特色，因而3轴MEMS加速度计也得到便携设备厂商的认同。在价格降低到可以接受的水平后，3轴MEMS加速度计将广泛应用于手机、媒体播放器、视频游戏机、照相机和计算机等产品上，有着巨大的市场潜力。
5．用MEMS加速度计测量加速度、角度
在充分了解了加速度计的工作原理，性能参数以及市场运用情况以后，将加速度计用以测量加速度和角度。
设计方案如下：
（1）器件选择：
加速度计采用AD公司的ADXL103，是一个单轴的加速度计。
AD采用Maxim公司的MAX1062ACUB，是一个14位的串行输出的模数转换器。
单片机
采用4个LED进行显示。
（2）系统框图：
（3）测量方法：
a.对加速度的测量：
b.对角度的测量：
（4）测量精度：
ADXL103的灵敏度为1000mV/g，分辨率为1mg或1mV 。MAX1062为14位AD，分辨率为5V/16384=0.31mV
AD的分辨率高于ADXL103
测量到的加速度最小变化量为0.001g
测量到的角度的最小变化量为angle=arc sin(Xout/g)=0.001°（5）需要的资源：
示波器、万用表、波型发生器及其它常用的工具
单片机及其外围电路器件，ADXL103加速度计一片，MAX1062一片（已申请得到）
MEMS传感器项目 规划方案 规划设计/投资方案/产业运营
MEMS传感器项目规划方案说明 纵观全球MEMS传感器市场，美、日、德一直占据着主导地位。然而近 年来，亚太地区（含日本）受到智能手机、平板电脑、可穿戴产品等市场 需求持续增长、且全球电子整机产业不断向中国转移等因素影响，增长速 度较快，2017年MEMS市场占比达到46.8%，反超美国、欧洲等区域。 该MEMS传感器项目计划总投资7869.95万元，其中：固定资产投资6722.07万元，占项目总投资的85.41%；流动资金1147.88万元，占项目 总投资的14.59%。 达产年营业收入7724.00万元，总成本费用5814.87万元，税金及附 加135.78万元，利润总额1909.13万元，利税总额2308.24万元，税后净 利润1431.85万元，达产年纳税总额876.39万元；达产年投资利润率 24.26%，投资利税率29.33%，投资回报率18.19%，全部投资回收期7.00年，提供就业职位136个。 坚持“实事求是”原则。项目承办单位的管理决策层要以求实、科学 的态度，严格按国家《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）的要求，在全面完成调查研究基础上，进行细致的论证和比较，做到技术先进、可靠、经济合理，为投资决策提供可靠的依据，同时，以客观公正立场、科 学严谨的态度对项目的经济效益做出科学的评价。
...... 报告主要内容：项目概况、背景及必要性、市场分析预测、项目投资建设方案、项目选址可行性分析、土建工程方案、工艺先进性分析、环境保护、项目安全管理、项目风险、节能分析、项目实施进度计划、投资方案分析、经济效益可行性、项目总结、建议等。
MEMS传感器项目可行性方案 投资分析/实施方案
摘要 纵观全球MEMS传感器市场，美、日、德一直占据着主导地位。然而近 年来，亚太地区（含日本）受到智能手机、平板电脑、可穿戴产品等市场 需求持续增长、且全球电子整机产业不断向中国转移等因素影响，增长速 度较快，2017年MEMS市场占比达到46.8%，反超美国、欧洲等区域。 该MEMS传感器项目计划总投资12280.17万元，其中：固定资产 投资8591.57万元，占项目总投资的69.96%；流动资金3688.60万元，占项目总投资的30.04%。 本期项目达产年营业收入28329.00万元，总成本费用21777.47 万元，税金及附加233.60万元，利润总额6551.53万元，利税总额7688.79万元，税后净利润4913.65万元，达产年纳税总额2775.14万元；达产年投资利润率53.35%，投资利税率62.61%，投资回报率 40.01%，全部投资回收期4.00年，提供就业职位591个。
MEMS传感器项目可行性方案目录 第一章基本情况 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标
第二章背景和必要性研究 一、项目承办单位背景分析 二、产业政策及发展规划 三、鼓励中小企业发展 四、宏观经济形势分析 五、区域经济发展概况 六、项目必要性分析 第三章投资建设方案 一、产品规划 二、建设规模 第四章项目选址研究 一、项目选址原则 二、项目选址 三、建设条件分析 四、用地控制指标 五、用地总体要求 六、节约用地措施 七、总图布置方案 八、运输组成 九、选址综合评价
传感器项目 可行性方案 规划设计/投资分析/产业运营
传感器项目可行性方案说明 我国传感器行业发展痛点为：关键技术有待突破。国内传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用等高端方面与国际水平差距巨大，中高档传感器产品几乎完全从国外进口，绝大部分芯片依赖国外，国内缺 乏对新原理、新器件和新材料传感器的研发和产业化能力；在设计技术、 封装技术、装备技术等方面存在的差距也较大。国内尚无一套有自主知识 产权的传感器设计软件，国产传感器可靠性比国外同类产品低1-2个数量级，传感器封装尚未形成系列、标准和统一接口，部分传感器工艺装备研 发与生产被国外垄断。我国传感器技术的核心及关键技术都有待突破，技 术研发及创新能力亟待提升。企业竞争实力不足。我国的传感器企业虽 然数量众多，但大部分都属于中小型企业，且大都面向中低端领域，基础 薄弱，研究水平不高，整体规模及效益较差。许多企业都是引用国外的芯 片加工，自主创新能力薄弱，自主研发的产品较少，产品结构缺乏合理性，在高端领域几乎没有市场份额。企业的技术实力较弱，很多是与国外合作 或进行二次封装，已经突破的科研成果转化率低，产业发展后劲不足，综 合实力较低。从目前市场份额和市场竞争力指数来看，外资或国际企业仍 占据着有利地位，国内传感器企业的发展面临巨大挑战。国际差距明显。尽管中国传感器制造行业取得长足进步，但与国际发达国家相比仍存在明
显差距。利好政策推动行业快速发展：2014年以来，我国政府出台了多项战略性、指导性政策文件，推动我国传感器及物联网产业向着融合化、创新化、生态化、集群化方向加快发展。2017年5月，工信部聚焦智能终端、物联网、智能制造、汽车电子等重点应用领域，有效提升了中高端产品供给能力，推动了我国智能传感器产业加快发展。总体目标是，到2019年，我国智能传感器产业取得明显突破，产业生态较为完善，涌现出一批创新能力较强的国际先进企业，技术水平稳步提升，产品结构不断优化，供给能力有效提高。在国家政策的大力支持下，本土传感器企业有望提升技术从而摄取更多的市场份额。2017年12月，工信部明确提出要重点发展智能传感器等相关产业，智能传感器技术产品实现突破，支持微型化及可靠性设计、精密制造、集成开发工具、嵌入式算法等关键技术研发，支持基于新需求、新材料、新工艺、新原理设计的智能传感器研发及应用。到2020年，压电传感器、磁传感器、红外传感器、气体传感器等的性能显著提高。在模拟仿真、设计、MEMS工艺、封装及个性化测试技术方面达到国际先进水平，具备在移动式可穿戴、互联网、汽车电子等重点领域的系统方案设计能力。物联网产业发展：一般来说，物联网在结构上通常划分为感知层、网络层和应用层三个部分。其中，感知层作为数据采集的源头，是物联网实现的基础。在感知层，最重要的组件就是各种各样的传感器。在物联网产业的推动下，智能手机、可穿戴、虚拟现实、智能硬件、视频交互与安防监控、机器人、3G/4G通信技术的普及，5G技术
《微细加工与纳米技术》课程项目方 案设计 目录 一、微机械陀螺仪研究背景 (3) （一）概念简介 (3) （二）MEMS陀螺仪研究历史及发展现状 (3) （三）研究目的 (4) （四）研究方法 (5)
（五）研究意义 (8) 二、微机械陀螺仪原理与结构 (10) （一）MEMS陀螺仪基本原理 (10) （二）MEMS陀螺仪分类及结构 (12) 三、微机械陀螺仪设计及制造 (13) (一) MEMS陀螺仪设计流程 (13) （二）MEMS陀螺仪工艺方法 (14) （三）MEMS陀螺仪技术难点 (16) 四、微机械陀螺仪测试及应用 (16) （一）MEMS陀螺仪测试内容及手段 (16) （二）MEMS陀螺仪数据分析及方法 (17) （三）MEMS陀螺仪应用案例 (17) 1、一些微机械陀螺仪的典型应用 (20) 2、微机械陀螺仪在新型鼠标或遥控器中的应用 (20) 五、关于微机械陀螺仪发展的思考 (21) 六、小结与体会 (21) 一、微机械陀螺仪研究背景 （一）概念简介 微陀螺仪是属于微机械的一种。微机械MEMS是英文Micro Electro
Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统。微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术（micro/nanotechnology）基础上的 21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。微机械陀螺仪属于一种振动式角速率传感器，用于测量旋转速度或旋转角，作为重要的惯性器件，具有质量轻、体积小、成本低、可靠性好、稳定性高、功耗低、精度高、性能优等诸多优点，在工业控制、航空航天、汽车和消费类电子产品等领域中得到广泛的应用。 微机械陀螺仪的主要参数 微机械陀螺仪的重要参数包括：分辨率（Resolution）、零角速度输出、灵敏度（Sensitivity）和测量范围，这些参数是评判微机械陀螺仪性能的重要标志，同时也决定了该陀螺仪的应用环境。分辨率是指陀螺仪能够检测的最小的角速度，该参数和零角速度输出其实是由陀螺仪的白噪声决定，白噪声一般用°/s/√Hz来表征，LY530AL的白噪声只有：0.1°/s/√Hz。这三个参数着重说明该陀螺的内部性能和其抗干扰能力，而对使用者而言，灵敏度更有实际的意义，其单位是mV/°/s，由此用户可选用适合的ADC来与之匹配。测量范围是指陀螺仪能够测量的最大的角速度，单位是°/s，不同的应用对陀螺仪的测量范围有不同的要求。 （二）MEMS陀螺仪研究历史及发展现状 微机械陀螺的研究始于20世纪80年代，经过几十年的研究国外相关已经比较成熟，众多科研单位及公司如美国Draper实验室、ADI公司、Berkeley大学，德国Daimler Benz公司、Bosch公司，日本Toyota公司，以及土耳其、芬兰等国家[4-9]，已有商业化产品。 我国的MEMS 技术研究工作起步较晚，但正积极开展研究，国家已经投入巨资用于MEMS陀螺技术的研究。目前主要的科研单位有清华、北大、中科院上海微系统所、复旦大学、哈工大等多家单位[10-15] ，经过十多年的努力，在基础理论、加工技术和工程应用等方面的研究已取得了明显的进步。但不可否认，与国外差距仍然较大，高性能微机械陀螺少有商业化产品。
第一章概况 一、项目建设单位说明 （一）公司名称 xxx投资公司 （二）公司简介 展望未来，公司将围绕企业发展目标的实现，在“梦想、责任、忠诚、一流”核心价值观的指引下，围绕业务体系、管控体系和人才队伍体系重塑，推动体制机制改革和管理及业务模式的创新，加强团队能力建设，提 升核心竞争力，努力把公司打造成为国内一流的供应链管理平台。成立以来，公司秉承“诚实、信用、谨慎、有效”的信托理念，将“诚信为本、 合规经营”作为企业的核心理念，不断提升公司资产管理能力和风险控制 能力。公司将“以运营服务业带动制造业，以制造业支持运营服务业”经 营模式，树立起双向融合的新格局，全面系统化扩展经营领域。公司为以 适应本土化需求为导向，高度整合全球供应链。 公司具备完整的产品自主研制、开发、设计、制造、销售、管理及售 后服务体系，依托于强大的技术、人才、设施领先优势，专注于相关行业 产品的研发和制造，不断追求产品的领先适用，采取以直销为主、代理为 辅的营销模式，对质量管理倾注了强大的精力、人力和财力，聘请具有专
项管理经验的高级工程师负责质量管理工作，同时，注重研制、开发、设计、制造、销售、管理及售后服务全方位人才培养；为确保做好售后服务，还在国内主要用户地区成立多个产品服务中心，以此辐射全国所有用户， 深受各地用户好评。公司生产的项目产品系列产品，各项技术指标已经达 到国内同类产品的领先水平，可广泛应用于国民经济相关的各个领域，产 品受到了广大用户的一致好评；公司设备先进，技术实力雄厚，拥有一批 多年从事项目产品研制、开发、制造、管理、销售的人才团队，企业管理 人员经验丰富，其知识、年龄结构合理，具备配合高端制造研发新品的能力，保障了企业的可持续发展；在原料供应链及产品销售渠道方面，已经 与主要原材料供应商及主要目标客户达成战略合作意向，在工艺设计和生 产布局以及设备选型方面采用了系统优化设计，充分考虑了自动化生产、 智能化节电、节水和互联网技术的应用，产品远销全国二十余个省、市、 自治区，并部分出口东南亚、欧洲各国，深受广大客户的欢迎。 在装备制造业中，智能装备制造业是核心所在，也是行业发展的 前沿，已经成为各工业国家大力发展的产业。2010年10月，国务院首次将高端装备制造业列为国家战略性新兴产业之一，作为高端装备制 造业的重点发展方向和信息化与工业化深度融合的重要体现，发展智 能制造装备产业对于加快制造业转型升级，促进工业智能化，提升生
曾经有人问1996年化学Nobel奖获得者-Rice大学的Richard Smalley，如果重新开始，最希望从事什么领域的研究工作，他不假思索的提出一个预言性的概念：Lilliputian 工程. "We're talking about the miniaturization of everything you can imagine," Smalley said. "Eventually, we will be designing tiny devices so that every atom is there for a particular reason.” 1.1概念的提出 碳纳米管研制，直径约为500nm，能够在电压驱动下转动。电动机的旋转叶片是一片金叶，长度不到300nm，叶片安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上。 2003年世界十大科技进展:纳米电动机 2004年世界十大科技进展:分子马达通过光或电的驱动，使分子围绕一个轴旋转，能够停止或暂停。这一成果将使纳米级“分子机械”能够在一些较大机械无法应用的工业和外科手术中大显身手.2005年世界十大科技进展:找到控制单分子行动的方法利用特种显微镜仪器，让一个分子做出各种动作。使用金属探针，刺激联苯分子的不同部位，还可以使其产生不同的电子反应。 2006年世界十大科技进展:最小发电机问世 纳米发电机。它可以收集机械 能，比如人体运动、肌肉收缩、血 液流动等所产生的能量；震动能， 比如声波和超声波产生的能量；流 体能量，比如体液流动、血液流动 和动脉收缩产生的能量，并将这些 能量转化为电能提供给纳米器件。
这是一个结构特殊的分子，它也有四个“轮子”，当接收到电流时就向前“行驶”，不过，它“行驶”的距离要以纳米来计算 这种分子“电动车”将来可用于许多微观领域，比如把微量药物送达人体所需要的地点。不过研究人员表示，这还有很长路要走，因为本次实验是在零下200多摄氏度的低温和高度真空环境中完成的，如何在常规环境下也能让分子“电动车”工作是首先要解决的问题。 了具有放大作用的晶体管
MEMS传感器项目投资计划书 规划设计 / 投资分析
摘要说明— 该MEMS传感器项目计划总投资11559.07万元，其中：固定资产投资8682.75万元，占项目总投资的75.12%；流动资金2876.32万元，占项目 总投资的24.88%。 达产年营业收入24960.00万元，总成本费用19199.47万元，税金及 附加231.50万元，利润总额5760.53万元，利税总额6786.59万元，税后 净利润4320.40万元，达产年纳税总额2466.19万元；达产年投资利润率49.84%，投资利税率58.71%，投资回报率37.38%，全部投资回收期4.18年，提供就业职位470个。 提供初步了解项目建设区域范围、面积、工程地质状况、外围基础设 施等条件，对项目建设条件进行分析，提出项目工程建设方案，内容包括：场址选择、总图布置、土建工程、辅助工程、配套公用工程、环境保护工 程及安全卫生、消防工程等。 基本信息、背景、必要性分析、市场研究、产品规划、选址可行性分析、工程设计方案、工艺先进性、环境保护可行性、职业安全、项目风险 应对说明、节能分析、实施安排、投资方案计划、经济评价分析、项目综 合评价结论等。
第一章背景、必要性分析 一、项目建设背景 MEMS传感器即微机电系统，是在微电子技术基础上发展起来的多学科 交叉的前沿研究领域。典型MEMS传感器产品的应用，已对未来新型MEMS 传感器的研制和产业化起到示范作用。此外，随着材料制备与微米纳米加 工技术的日趋完善，以及对于一系列微米纳米尺度科学问题的了解，新型MEMS传感器技术已经影响到制造、安全、通讯、交通、医疗、能源、环境 等多个领域和层面，发挥了不可替代的作用。 中国在MEMS传感器领域的研究较晚，但目前已经成为不可或缺的力量，后发优势突显。国家863计划持续15年的支持，大大促进了MEMS传感器 的设计、加工、测试、封装、装配等关键技术的进步，产生了一批具有自 主知识产权的核心技术，凝聚并形成了我国MEMS/NEMS研究与开发的队伍，建立了一批MEMS/NEMS研发基地，在相对较短时间内，形成了我国微纳制 造技术研究与开发体系，使我国MEMS/NEMS自主创新能力显著提高，产业 技术竞争力得到提升。 近年来，随着中国3C产品（包括计算机、通信和消费类电子产品）及 汽车电子产品保持快速增长、全球电子整机产业向中国转移，中国的MEMS 传感器行业迎来了庞大且快速增长的下游市场，带动行业规模持续扩张。
传感器项目 规划设计方案 规划设计/投资方案/产业运营
传感器项目规划设计方案说明 传感器最早出现于工业生产领域，主要被用于提高生产效率。随着集 成电路以及科技信息的不断发展，传感器逐渐迈入多元化，成为现代信息 技术的三大支柱之一，也被认为是最具发展前景的高技术产业。正因此， 全球各国都极为重视传感器制造行业的发展，投入了大量资源，目前美国、欧洲、俄罗斯从事传感器研究和生产厂家均在1000家以上。在各国持续推 动下，全球传感器市场保持快速增长。随着全球市场对传感器的需求量不 断增长，传感器市场规模仍将延续增长势头。我国传感器制造行业发展 始于20世纪60年代，在1972年组建成立中国第一批压阻传感器研制生产 单位;1974年，研制成功中国第一个实用压阻式压力传感器;1978年，诞生 中国第一个固态压阻加速度传感器;1982年，国内最早开始硅微机械系统(MEMS)加工技术和SOI(绝缘体上硅)技术的研究。20世纪90年代以后，硅微机械加工技术的绝对压力传感器、微压传感器、呼吸机压传感器、多 晶硅压力传感器、低成本TO-8封装压力传感器等相继问世并实现生产，传 感器技术及行业均取得显著进步。进入21世纪，传感器制造行业开始 由传统型向智能型发展。智能型传感器带有微处理机，具有采集、处理、 交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。由于智能型 传感器在物联网等行业具有重要作用，我国将传感器制造行业发展提到新
的高度，从而催生研发热潮，市场地位凸显。同时，受到汽车、物流、煤 矿安监、安防、RFID标签卡等领域的需求拉动，传感器市场也得到快速扩张。尽管中国传感器制造行业取得长足进步，但与发达国家相比仍存在 明显差距。这种差距体现在：产品品种不全、规格少，新品欠缺;科技创新差，拥有自主知识产权的产品少;工艺装备落后，产品质量差;人才资源匮乏，产业发展后劲不足;统筹规划不足，科研投资强度偏低，科研设备落后，科研和生产脱节;政府重视不够, 对传感器技术重要性的认识滞后于计算机 技术和通讯技术。正因此，美国、日本、德国占据全球传感器市场近七成 份额，而中国仅占到10%左右。企业竞争方面，中国传感器市场七成左 右的份额被多家主要参与全国传感市场的外资企业占据。而我国传感器 制造行业多以中小企业为主，主要集中在长三角地区。2017年，我国规模 以上传感器制造企业数量为298家，比上年增加7家。其中中小型企业数 量占据绝大部分，大型企业数量较小。虽然暂时处于落后，但中国企业 并未毫无追赶机会。例如，在世界范围内传感器增长最快的汽车领域，中 国就已占据着一定地位。数据显示，中国占全球汽车传感器市场份额达到14.20%，仅次于欧洲，超过了美国和日本。总体来说，在传感器系统向 着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展下，我国企业仍有弯 道超车的机会，未来有望出现产值超过10亿元的行业龙头和产值超过5000万元的小而精的企业。
纵使传感器厂商对ASIC（专用集成电路）要求变得更高，一些领先的ASIC供应商依然迎头赶上，推出可编程ASIC及其开发平台以加速产品上市。Si-Ware和acam都推出可编程ASIC解决方案，满足MEMS传感器厂商的定制化需求，他们第一款ASIC产品分别面向高性能惯性传感器和压力传感器。 中国微纳技术俱乐部王懿/译 纵使传感器厂商对ASIC（专用集成电路）要求变得更高，一些领先的ASIC供应商依然迎头赶上，推出可编程ASIC及其开发平台以加速产品上市。 Si-Ware和acam都推出可编程ASIC解决方案，满足MEMS传感器厂商的定制化需求，他们第一款ASIC产品分别面向高性能惯性传感器和压力传感器。 对于高性能MEMS传感器，ASIC是非常重要的一部分，可占其成本的三分之一。目前，MEMS 领域正朝着小型化、智能化方向发展：信号更微弱、器件更多功能、融合算法更复杂，因此ASIC越来越复杂、越来越昂贵！据Yole统计，2012年MEMS ASIC市场规模约为34亿美元。然而，一些ASIC供应商嗅到新商机：市场需要一种解决方案来代替单纯的客户定制设计，以缩短开发时间和降低成本。虽然标准的传感器ASIC可以满足一些常规应用，但是无法满足汽车级和工业级压力传感器的可编程需求——允许用户定制开发传感应用固件。 图1 MEMS传感器ASIC芯片的市场预测 Si-Ware提供可编程ASIC开发平台以加快惯性传感器研发 Si-Ware是一家无晶圆厂芯片设计公司，为高性能单轴惯性传感器提供可编程ASIC方案，用户可以对电容范围、驱动频率和输出参数做一些调整。目前，Tronics为其高性能单轴陀螺仪选用Si-Ware可编程ASIC。Si-Ware还提供一套可编程ASIC开发板（其中MEMS传感器芯片放在子板上）和PC软件，以帮助用户评估和展现MEMS传感器芯片特性，同样这也有助于评估和选用ASIC。“这可以将MEMS传感器设计周期从12-18个月降低到6-9个月，” Si-Ware商务拓展副总裁Scott Smyser说道，“尽管这款ASIC是为高性能单轴传感器开发的，但是该开发板是一个通用的传感器平台，并已经帮助许多用户快速获得MEMS传感器芯片
MEMS传感器项目 计划书 规划设计/投资分析/实施方案
摘要说明— 纵观全球MEMS传感器市场，美、日、德一直占据着主导地位。然而近年来，亚太地区（含日本）受到智能手机、平板电脑、可穿戴产品等市场需求持续增长、且全球电子整机产业不断向中国转移等因素影响，增长速度较快，2017年MEMS市场占比达到46.8%，反超美国、欧洲等区域。 该MEMS传感器项目计划总投资11285.98万元，其中：固定资产投资8097.18万元，占项目总投资的71.75%；流动资金3188.80万元，占项目总投资的28.25%。 达产年营业收入25492.00万元，总成本费用19345.01万元，税金及附加217.45万元，利润总额6146.99万元，利税总额7212.30万元，税后净利润4610.24万元，达产年纳税总额2602.06万元；达产年投资利润率54.47%，投资利税率63.90%，投资回报率40.85%，全部投资回收期3.95年，提供就业职位393个。 报告内容：概论、项目建设及必要性、产业分析预测、产品及建设方案、选址方案、项目工程设计研究、工艺先进性、环境影响说明、项目安全保护、风险防范措施、节能评价、项目实施进度计划、投资方案、经济收益分析、项目结论等。 规划设计/投资分析/产业运营
MEMS传感器项目计划书目录 第一章概论 第二章项目建设及必要性第三章产品及建设方案 第四章选址方案 第五章项目工程设计研究第六章工艺先进性 第七章环境影响说明 第八章项目安全保护 第九章风险防范措施 第十章节能评价 第十一章项目实施进度计划第十二章投资方案 第十三章经济收益分析 第十四章招标方案 第十五章项目结论
MEMS射频滤波芯片项目建设方案分析 建设方案分析参考模板，仅供参考
摘要 该MEMS射频滤波芯片项目计划总投资10894. 91万元，其中：固定资产投资8214. 94万元，占项目总投资的75. 40%；流动资金2679. 97万元,占项目总投资的24.60%。 达产年营业收入18659. 00万元，总成本费用14061. 67万元，税金及附加209. 87万元，利润总额4597. 33万元，利税总额5441. 31万元，税后净利润3448. 00万元，达产年纳税总额1993. 31万元；达产年投资利润率42. 20%,投资利税率49. 94%,投资回报率31.65%,全部投资回收期4. 66年，提供就业职位348个。 本报告所描述的投资预算及财务收益预评估均以《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》为标准进行测算形成，是基于一个动态的环境和对未来预测的不确定性，因此，可能会因时间或其他因素的变化而导致与未来发生的事实不完全一致，所以，相关的预测将会随之而有所调整，敬请接受本报告的各方关注以项目承办单位名义就同一主题所出具的相关后续研究报告及发布的评论文章，故此，本报告中所发表的观点和结论仅供报告持有者参考使用；报告编制人员对本报告披露的信息不作承诺性保证，也不对各级政府部门（客户或潜在投资者）因参考报告内容而产生的相关后果承担法律责任；因此，报告的持有者和审阅者应当完全拥有自主釆纳
权和取舍权，敬请本报告的所有读者给予谅解。 本MEMS射频滤波芯片项目报告所描述的投资预算及财务收益预评估基于一个动态的环境和对未来预测的不确定性，因此，可能会因时间或其他因素的变化而导致与未来发生的事实不完全一致。
附件1 MEMS地震烈度仪测试技术方案 （仅供第一轮测试使用） 一、测试目的 对目前可征集到的国内外MEMS烈度仪产品主要参数和功能进行摸底检测，为地震烈度仪器改进与入网检测标准制定提供参考。 二、测试依据 具体测试内容和测试方法主要依据和参考以下标准： DB/T 22—2007 地震观测仪器进网技术要求地震仪； DB/T 10—2001数字强震动加速度仪； GB/T 10084-1988振动、冲击数据分析和表示方法。 三、测试内容与方法 （一）振动台参数测试 1.测试条件 本次测试使用的振动台主要参数见下表： 项目技术指标 最小测试频带0.1Hz～100Hz 最大载荷10kg 空载最大峰值加速度30m/s2 最大位移水平台±75mm 垂直台±40mm 台面尺寸水平台300mm×240mm 垂直台Φ260mm 台面横向振动比<3%
台面振动失真度 <2% 台面振动噪声（有效值） <0.3 mm/s2 @ 1Hz ～ 100Hz 台面振动幅度稳定度 0.5% 加速度校准结果不确定度 1%（k=2） 测试环境符合下列条件：温度应为（20±5）℃；湿度（RH ）＜75%。 2.测试内容 幅频特性 通过振动台分别对固定在振动台上被测烈度仪水平、垂直向输入不同频率相应振级加速度正弦波，读取相应烈度仪的输出（V ）或数字值（counts ），填入相应表格，并进行归一化计算，绘制归一化幅频特性曲线。 线性度 测试频率为10Hz ，采样率200Hz ，在10%—100%最大测量范围测量10个检测点，使检测点间的输出差控制在10%左右，记录数据30s ，对的输出数据（counts 或V ）进行线性拟合分析计算，填入相应测试表格，并绘制线性度曲线，得到烈度仪输出线性度。 横向灵敏度 将被测烈度仪按灵敏轴向固定在振动台上，将某频率（如：30Hz ，频带内上限1/3频点处）输入1.0g 振级加速度正弦波信号，分别读取烈度仪的轴向与非轴向输出数据（counts 或V ）,分别计算轴向输出与非轴向输出之比值（dB ），见公式如下： )lg(20S 0V V R C
MEMS传感器项目规划设计方案 规划设计/投资分析/产业运营
摘要说明— 纵观全球MEMS传感器市场，美、日、德一直占据着主导地位。然而近 年来，亚太地区（含日本）受到智能手机、平板电脑、可穿戴产品等市场 需求持续增长、且全球电子整机产业不断向中国转移等因素影响，增长速 度较快，2017年MEMS市场占比达到46.8%，反超美国、欧洲等区域。 该MEMS传感器项目计划总投资11442.14万元，其中：固定资产投资9291.00万元，占项目总投资的81.20%；流动资金2151.14万元，占项目 总投资的18.80%。 达产年营业收入14909.00万元，总成本费用11826.08万元，税金及 附加179.36万元，利润总额3082.92万元，利税总额3687.51万元，税后 净利润2312.19万元，达产年纳税总额1375.32万元；达产年投资利润率26.94%，投资利税率32.23%，投资回报率20.21%，全部投资回收期6.45年，提供就业职位249个。 报告内容：概论、项目建设背景、项目市场空间分析、产品规划方案、项目选址规划、工程设计说明、工艺概述、清洁生产和环境保护、项目安 全卫生、项目风险、项目节能方案分析、项目实施进度计划、项目投资方案、项目经营效益分析、项目评价等。 规划设计/投资分析/产业运营
MEMS传感器项目规划设计方案目录 第一章概论 第二章项目建设背景 第三章产品规划方案 第四章项目选址规划 第五章工程设计说明 第六章工艺概述 第七章清洁生产和环境保护 第八章项目安全卫生 第九章项目风险 第十章项目节能方案分析 第十一章项目实施进度计划 第十二章项目投资方案 第十三章项目经营效益分析 第十四章招标方案 第十五章项目评价
MEMS的计算机辅助设计方法与技术综述 霍鹏飞 (中国兵器工业集团第212研究所 西安 710065) 摘 要：MEMS作为一个多能量域耦合、多学科交叉的复杂系统，一个成功MEMS设计必须借助 于计算机辅助设计。本文结合国际MEMS计算机辅助设计的最新成果，对MEMS的设计、建模与 仿真方法及其技术进行了详细的论述。对MEMS器件或系统设计以及MEMS CAD研究具有参考价 值。 关键词: MEMS CAD；建模与仿真；结构化设计 0 引言 微机电系统(MicroElectroMechanical Systems，MEMS)指的是可以批量制作的将微传感器、微执行器以及接口电路和控制电路、通讯接口和电源等集成于一体的微系统。MEMS作为一门多学科交叉的新兴学科，涉及精密机械、微电子材料科学、微细加工、系统与控制等技术和物理、化学、生物学等基础学科，现已成为一个新兴强大的科学领域。世界各国科研机构大力投资MEMS及其相关技术的研究，它正在对世界科技、经济发展和国防建设带来深远的影响和革命性的变革。 随着MEMS制作工艺的长足发展，目前MEMS由具有单一功能的微器件向由微机械结构、接口电路和控制电路等构成复杂功能系统的集成化方向发展，如芯片系统(System on a Chip)、芯片实验室(Lab on a Chip)，因此针对单个微器件的bottom-up设计方法[0-0]已不能满足MEMS发展需求，结构化设计(structured design)[0-0]成为当前MEMS设计的主流方法。结构化设计方法是以超大规模集成电路设计为参照对象来研究MEMS的设计，其主要思想是MEMS设计分阶层，通过在不同设计阶层关注相对独立的设计问题来降低对各阶层设计人员的知识要求；同时因为不同设计阶层都是针对同一MEMS 器件，故结构化方法还强调不同设计阶层之间的数据交换、信息共享。 目前，国内外已出现了一些基于结构化设计方法的MEMS计算机辅助设计(Computer aided design,CAD)软件，如美国Coventor公司的CoventorWare[0]软件，MEMS CAP公司的MEMS Pro软件[0]等，在国内的软件有西北工业大学的MEMSGarden[0]，北京大学的IMEE[0]，但随着MEMS技术的发展，这些设计软件也在进一步研究和发展之中。 美国麻省理工学院(MIT)的S.D. Senturia [0,0] 教授是MEMS CAD的鼻祖，曾多次展望了MEMS CAD 的发展前景和面临的挑战，根据他的观点，MEMS的设计分为四个阶层：工艺级 (process level) 、物理级 (physical level) 、器件级 (device level) 和系统级 (system level) ，如图1所示，这也是当前国际上关于MEMS设计的一种主流分级方法。工艺级设计关注的焦点是MEMS的几何形状的可加工制造性；与工艺级所关注的焦点不同，物理级、器件级和系统级这三个设计阶层是从不同的角度或不同的抽象阶层来研究MEMS的行为特性。物理级是从物理场的角度研究分析器件内的能量与信息转换机理；相对于物理级，器件级是从更高阶层的角度研究MEMS器件内的能量与信息的转换，在该阶层只关注MEMS器件主要的行为特性，即关注主要矛盾，忽略次要因素，以便对器件行为进行快速的设计、评估；而在系统级设计中研究分析由更多微器件(如微传感器、微致动器、接口电路等)构成微系统的整体性能，以寻求相对合理的系统整体设计方案。
MEMS传感器项目 策划方案 规划设计/投资方案/产业运营
MEMS传感器项目策划方案说明 MEMS传感器即微机电系统（Microelectro Mechanical Systems）在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过40多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。 该MEMS传感器项目计划总投资15594.77万元，其中：固定资产投资13094.92万元，占项目总投资的83.97%；流动资金2499.85万元，占项目总投资的16.03%。 达产年营业收入18679.00万元，总成本费用14170.65万元，税金及附加255.32万元，利润总额4508.35万元，利税总额5385.51万元，税后净利润3381.26万元，达产年纳税总额2004.25万元；达产年投资利润率28.91%，投资利税率34.53%，投资回报率21.68%，全部投资回收期6.11年，提供就业职位312个。 本报告所涉及到的项目承办单位近几年来经营业绩指标，是以国家法定的会计师事务所出具的《财务审计报告》为准，其数据的真实性和合法性均由公司聘请的审计机构负责；公司财务部门相应人员负责提供近几年来既成的财务信息，确保财务数据必须同时具备真实性和合法性，如有弄虚作假等行为导致的后果，由公司财务部门相关人员承担直接法律责任；
报告编制人员只是根据报告内容所需，对相关数据承做物理性参照引用， 因此，不承担相应的法律责任。 ...... 报告主要内容：项目总论、背景及必要性研究分析、市场调研、项目 建设方案、选址可行性分析、工程设计可行性分析、工艺分析、环境保护、清洁生产、项目安全管理、风险应对评价分析、节能、实施进度、项目投 资规划、项目经济效益分析、项目综合评价结论等。
Mems 压力传感器创业计划书
项 目 名称 公 司 名称 公 司 地址 所 处 行业 融 资 金额 联 系 方式 公 司 网站 融 资 说明 Mems 压力传感器 西安 mems 压力传感器技术有 限公司 陕西省西安市 电子行业 无 联系人 传真 融资 方式 xx
成立时间 注册资本 所处阶段 合伙 电话 邮箱
计划 2014 年年初 10 万 计划阶段 退出 方式 12345678910 CGQ@https://www.doczj.com/doc/4416097161.html,
签订合同
https://www.doczj.com/doc/4416097161.html, 创业初期，公司规模较小，所需资金较少，所以不进行融资，只需要以合伙方式 开业。合伙人共有三名，以合同的方式进行合伙及退出合伙。 姓名：xx 投入资金:5.5 万元 所占比重:50%
姓名：张× 投入资金:3.5 万元 所占比重:30% 股 东 投入资金:1 万元 所占比重:20% 构成 姓名：徐×× 徐××是持有劳动保障部门颁发的《再就业优惠证》的下岗失 业人员，曾经从事过有关 mems 的工作，合同注明徐××以技术股份 和 1 万元资金入股 公司地处西安，信息资源集中，技术力量雄厚，与国内外有着广泛的联系， 通过了解、吸收、传播世界先进的传感器测量产品、检测技术和自动化技术，虔 企 业 诚为国内客户服务。我们本着互惠互利、携手并进的原则，以成为企业“优秀合 简介 作伙伴”为已任，深受业界好评。 我们致力于称重 mems 压力传感器系列产品和工业控制系统的研发、生产、推 广和服务等工作，是目前国内品种较为齐全的压力传感器及仪器仪产品配套供应 商。 企业宗旨：优质的产品，保证客户的市场；理想的价格，拓展客户的空间 一、 项目可行性 1) 项目主要内容及技术路线介绍 MEMS 即微机电系统（Microelectro Mechanical Systems），是在微电子 技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过四十多年的发展，已 成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、
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MEMS传感器项目初步方案 投资分析/实施方案
报告说明— 该MEMS传感器项目计划总投资10588.48万元，其中：固定资产投资8412.17万元，占项目总投资的79.45%；流动资金2176.31万元，占项目总投资的20.55%。 达产年营业收入16819.00万元，总成本费用12718.29万元，税金及附加184.01万元，利润总额4100.71万元，利税总额4850.34万元，税后净利润3075.53万元，达产年纳税总额1774.81万元；达产年投资利润率38.73%，投资利税率45.81%，投资回报率29.05%，全部投资回收期4.94年，提供就业职位350个。 纵观全球MEMS传感器市场，美、日、德一直占据着主导地位。然而近年来，亚太地区（含日本）受到智能手机、平板电脑、可穿戴产品等市场需求持续增长、且全球电子整机产业不断向中国转移等因素影响，增长速度较快，2017年MEMS市场占比达到46.8%，反超美国、欧洲等区域。
目录 第一章基本情况 第二章投资单位说明 第三章建设背景及必要性第四章项目规划方案 第五章项目选址分析 第六章土建工程 第七章工艺技术方案 第八章环境保护分析 第九章安全管理 第十章项目风险性分析 第十一章项目节能方案 第十二章计划安排 第十三章项目投资分析 第十四章项目经济效益可行性第十五章评价及建议 第十六章项目招投标方案
第一章基本情况 一、项目提出的理由 纵观全球MEMS传感器市场，美、日、德一直占据着主导地位。然而近年来，亚太地区（含日本）受到智能手机、平板电脑、可穿戴产品等市场需求持续增长、且全球电子整机产业不断向中国转移等因素影响，增长速度较快，2017年MEMS市场占比达到46.8%，反超美国、欧洲等区域。 二、项目概况 （一）项目名称 MEMS传感器项目 （二）项目选址 某某高新区 所选场址应避开自然保护区、风景名胜区、生活饮用水源地和其他特别需要保护的环境敏感性目标。项目建设区域地理条件较好，基础设施等配套较为完善，并且具有足够的发展潜力。投资项目对其生产工艺流程、设施布置等都有较为严格的标准化要求，为了更好地发挥其经济效益并综合考虑环境等多方面的因素，根据项目选址的一般原则和项目建设地的实际情况，该项目选址应遵循以下基本原则的要求。 （三）项目用地规模
MEMS传感器项目 合作方案 规划设计/投资分析/实施方案
报告说明— 该MEMS传感器项目计划总投资16002.22万元，其中：固定资产投资11757.57万元，占项目总投资的73.47%；流动资金4244.65万元，占项目总投资的26.53%。 达产年营业收入33580.00万元，总成本费用25284.35万元，税金及附加310.78万元，利润总额8295.65万元，利税总额9750.66万元，税后净利润6221.74万元，达产年纳税总额3528.92万元；达产年投资利润率51.84%，投资利税率60.93%，投资回报率38.88%，全部投资回收期4.07年，提供就业职位523个。 MEMS传感器即微机电系统（Microelectro Mechanical Systems）在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过40多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。
目录 第一章概况 第二章项目承办单位 第三章建设背景分析 第四章产品规划分析 第五章选址可行性分析 第六章工程设计 第七章工艺技术 第八章环境影响说明 第九章项目职业安全 第十章项目风险评价 第十一章节能 第十二章计划安排 第十三章投资情况说明 第十四章项目经济效益可行性第十五章综合评价结论 第十六章项目招投标方案
第一章概况 一、项目提出的理由 MEMS传感器即微机电系统（Microelectro Mechanical Systems）在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。经过40多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。 二、项目概况 （一）项目名称 MEMS传感器项目 （二）项目选址 某某产业园区 场址选择应提供足够的场地用以满足项目产品生产工艺流程及辅助生产设施的建设需要；场址应具备良好的生产基础条件而且生产要素供应充裕，确保能源供应有可靠的保障。项目选址应符合城乡建设总体规划和项目占地使用规划的要求，同时具备便捷的陆路交通和方便的施工场址，并且与大气污染防治、水资源和自然生态资源保护相一致。 （三）项目用地规模 项目总用地面积43368.34平方米（折合约65.02亩）。
基于MEMS 技术的电容式压力传感器 摘要 本文介绍了一种接触式电容式压力传感器, 并设计了相应的加工工艺流程, 说明了其工艺的可实现性。它是一种基于MEMS 原理基础上的新型传感器，由硅- 硅键合技术制作而成，并采用了接触式结构，大大提高了传感器的线性工作范围。 关键词 MEMS 传感器 电容 压力 1 引 言 半导体传感器具有体积小、重量轻、精度高、温度特性好等特点。半导体在承受压力时禁带宽度发生变化，导致载流子浓度和迁移率变化。这样引起的电阻变化比金属丝受压时截面积减小引起的电阻变化要大两个数量级,因此半导体压力传感器具有高灵敏度。将 P 型半导体与 N 型半导体组合使用还可制成灵敏度更高的压力传感器。特别是传感器的制造工艺与半导体集成电路平面工艺兼容, 这就满足了传感器向智能化方向发展的要求。与压阻式压力传感器相比, 电容式压力传感器具有低温漂、高灵敏度、低噪声和较大的动态范围等显著的优点。 2 工作原理 接触式电容压力传感器由硅膜片、衬底、衬底电极和绝缘层构成。 图1 是接触式电容压力传感器的结构示意图。 （a ） （b ） 图1 接触式电容压力传感器 图1( a) 是没有受到压力作用的情况, 上下电极间是一个电容结构; 图1( b) 是受压力作用后硅膜片变形的情况。这时, 可以发现电极间距d 发生了相应的变化。 MEMS 电容式压力传感器包括了两个电容：一个是用于测量的测量电容C x ，另一个是用于温度补偿的参考电容C o 。当膜片（上电极）受到压力p 作用时发生变形，随着压力的增大膜片与衬底的距离逐渐缩小，在压力达到接触点压力（即膜片中心接触到绝缘层时的压力）之前，测量电容器的电容值由非接触电A 片决定。 平板电容关系式为 /C A d ε=