IT IS MEMS TIME

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大多数人在提到加速度计时都会想到由弹簧悬挂的质量块。但这不是惟一的解决方案，MEMSIC用其热学技术的加速度计证明了这一点。MEMSIC声称其技术是突破性的，首要一点是其低成本。

对MEMSIC加速度计解剖分析的完成恰逢制造商的一次高调事件。上个月的北京奥林匹克运动会的聚光灯下，MEMSIC似乎比火炬还要热门。在开幕式上，观众挥舞92000只红、绿、蓝、白色的装有MEMSIC的热加速度计的火炬。

与传统的加速度计使用微小的多晶硅或硅质量块不同，MEMSIC利用一个加热的重气泡在加速度影响下的运动来探测加速度（气泡的成分是其设计技术机密的一部分）。值得注意的是MEMSIC选择了一种热容高于空气、而热导低于空气的气体组分。

 图一：微桥支撑的加热环和热堆

其传感器MEMS部分如图一所示。一个居中的加热环通过介质微桥结构支撑。加热环用来加热做为质量块的重分子气体。传感探测部分是围绕加热环的热堆（由每边40个热电偶串联）。热电偶的热端位于环绕加热环的介质微桥上，冷端位于空腔的周边，掩埋在金属层之下。

被加热的气体在加热环上形成一个小的气泡并具有温度梯度，中心最热，周边最冷。MEMSIC的聪明之处在于利用了在有加速度的情况下，气泡的运动会滞后于芯片的运动。结果气泡从芯片中心相对偏移，一边的热堆探测到比另一边高的温度。一个差分的信号被检测并由芯片四周的ASIC电路处理为相应的加速度数字信号。

 图二：加热环

图二所示的加热环被图形化的介质微桥支撑。微桥下的硅衬底被部分刻蚀去除在加热环和热电偶下形成空腔。图中所见的多晶硅加热环在介质微桥上以蛇形绕布。

MEMSIC描述其工艺是CMOS-MEMS兼容的。看起来其CMOS部分的工艺是在TSMC完成，MEMSIC自行完成MEMS释放与封装，很可能是在其中国的工厂进行。MEMSIC同时在美国拥有一个研发中心。

 图三：热堆的热端

热电偶是一种有很多年历史的温度测量技术，如图三所示，由铝金属和多晶硅结串联而成。如前面所提到的，靠近中心加热环的是热结，冷端掩埋在金属二下，靠近空腔的边缘。合适的多晶硅掺杂将提供良好的西贝克（Seebeck）系数，金属和多晶硅的线宽经过调整来优化其电阻值和热导率，以得到高灵敏度（信噪比）。

这些创新的器件在低成本下提供可观的性能指标，MEMSIC目标瞄准所有的应用市场。这一特定的器件可耐受50000g的冲击，而其低成本可用于消费电子。这一性能和成本的组合是难以想象的。跟踪MEMSIC在工业和消费市场的成功案例将是很有趣的。

相关链接：

带MEMS器件的火炬将在奥运赛场挥舞：http://memstimes.blogbus.com/logs/27416598.html

TSMC就MEMS代工业务的访谈：http://memstimes.blogbus.com/logs/28254099.html