10月10日上午，由北京大学集成电路学院、集成电路高精尖创新中心、北京大学国家集成电路产教融合创新平台、集成电路科学与未来技术北京实验室、后摩尔时代微纳电子学科创新引智基地、北京大学校友会半导体分会联合主办的“未名·芯”论坛系列讲座第四十八期在北京大学微纳电子大厦103报告厅成功举办。本期论坛邀请到哈尔滨工业大学刘晓为教授，带来题为《MEMS传感器芯片集成技术》的讲座。讲座由北京大学集成电路学院研究员卢奕鹏主持。

刘教授以MEMS传感器的集成技术为切入点，深入浅出地讲述了MEMS集成的发展历程和应用场景。刘教授介绍了世界上第一款商用的MEMS加速度计ADXL50，并分析其内部架构，总结了多芯片混合集成和片上系统集成技术的发展及MEMS和ASIC集成的重要性和在自动控制、航空航天等领域的广泛应用场景。

针对目前系统级芯片的发展要求，刘教授从PNT、MITU等国际上典型的集成微系统研发项目案例出发，引出了对MEMS惯性器件自检测/自适应技术的讨论。并介绍哈尔滨工业大学MEMS中心加速度计校准的关键技术，即基于频谱分析的刻度因子检测技术、基于位移调制效应的偏置误差分析技术、以及基于谐波失真的失配矫正技术，以此实现加速度计工作状态下的自校准。

讲座的第二部分，刘教授详述了MEMS微弱信号检测集成电路技术的原理，并由此引入MEMS惯性传感器接口ASIC的发展。其中，主要聚焦于陀螺ASIC控制原理的分析，指出机械结构的微型化（质量轻、间距小）使得静电力控制成为可能。同时，刘教授对目前陀螺ASIC研制难点进行了总结，即：MEMS陀螺机械敏感结构与ASIC之间的噪声及阻抗匹配问题；以及单颗ASIC芯片集成多种控制环路将抑制MEMS陀螺结构的理想特性。

接着，刘教授总结了MEMS惯性传感器接口电路集成可靠性高，易于整体建模分析进而实现高精度测量的优势。同时从多个角度分析存在的技术难点：ASIC与MEMS敏感结构的噪声匹配、阻抗匹配；16位以上高精度模数转换器计数模转换器的设计；以及MEMS敏感结构的ASIC自适应补偿技术。

在讲座的最后，刘教授分享了哈尔滨工业大学在MEMS传感器接口ASIC的研究成果，包括：具有动态范围130dB（1Hz等效带宽），支持MEMS陀螺整机<1°/h稳定性的MEMS硅陀螺ASIC芯片；以及包含驱动环路、正交环路、模数转换模块及数字补偿电路的高精度MEMS蝶形陀螺ASIC芯片的整体架构等。并总结了哈尔滨工业大学集成电路的发展规划。

讲座结束后，刘教授耐心解答了与会师生提出的关于压电MEMS传感器接口ASIC技术、MEMS硅陀螺ASIC芯片中BCD工艺参数等技术问题，为在场师生带来了深刻的启发。

个人简介：

哈尔滨工业大学航天学院教授，电子科学与技术学科博士生导师，哈工大MEMS中心主任，微电子中心主任，“国家973计划”首席科学家，获得“511人才工程”学术带头人称号，中国微米纳米技术学会常务理事，中国微米纳米技术学会微纳传感技术分会名誉理事长，中国电子学会传感技术分会副理事长，《传感技术学报》编委。主持和完成了国家973、瓶颈、国家自然科学基金、863等科研项目30余项。在集成传感器、无线传感技术和微纳传感技术等方面取得了突出成果，多项创新性成果填补了国内空白，发表学术论文300余篇（SCI检索200余篇），获得国家发明专利授权50项以上，省部级科技进步奖4项。主要研究领域为集成电路设计与应用、MEMS微能源技术、微纳器件与系统和无线传感网络技术。