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科技專案成果

南部產業關鍵技術計畫(4/4)-高性能微慣性感測單元
發佈日期:2012-07-11
單位:工業技術研究院
案例年度:2011
簡介:
本計畫以極短的時間開發一整合微機電加速度計與角速度計功能的微慣性感測單元,達到提升慣性感測單元整體性價比,滿足應用於未來手持裝置等相關應用之多軸微慣性感測單元需求,突破目前國外大廠技術壟斷及獨佔市場的局面。此外亦同步開發慣性感測模組特用電路技術以及封裝測試技術,並以雙產業製程平台驗證設計的矽智權,建構完整的專利佈局,進行全方位的技術應用與保護。另一方面,藉由本計畫之技術開發與移轉可有效協助國內廠商快速進入微機電慣性感測器新興市場,建構出國內MEMS慣性感測器的完整產業鏈,迎頭趕上甚至超越國外技術與市場競爭力。

特色:
本技術採用單晶片共構整合結構設計技術,同時將三軸加速度計以及Z軸高速度計整合於單一晶片,相較於現有慣性感測單元產品,可有效縮小元件尺寸,達到低成本和高性能的競爭優勢。本研究所開發之角速度計單元具有較佳之角速度感測能力,自當在市場上會有領先之競爭力。因此本研究之核心技術已成功轉移給國內多家知名廠商,所衍生商品已進入量產階段。

計畫成果:
  • 成功將三軸加速度計及Z軸角速度計以不同於現有市場技術的設計整合在單一晶片,有效降低結構尺寸、機械雜訊與他軸靈敏度。
  • 成功提出並驗證一具適應性驅動與數位式相位解調之電路架構,可寬裕慣性感測單元的加工誤差,降低電路處理和結構設計的複雜度。
  • 雙產業製程平台(MEMS製程平台以及CMOS製程平台)驗證,縮短產業化的時間,並佈局矽智權。
  • 整合型慣性感測單元校正電路驗證,藉可程式化調整的校正電路架構,結合零點偏值與靈敏度各自獨立的參數校正方法,為慣性感測單元的輸出提供簡潔的信號轉換和Trimming機制,大幅縮短慣性感測單元的校正時間、提升整體性能和良率、有效降低產品測試的成本。
四軸慣性感測單元之SEM照片
四軸慣性感測單元之SEM照片

本計畫所開發之四軸慣性感測單元之工程堆疊封裝照片,其中電路晶片(上)位置於感測元件晶片(下)之上
本計畫所開發之四軸慣性感測單元之工程堆疊封裝照片,其中電路晶片(上)位置於感測元件晶片(下)之上

本計畫所開發之慣性感測單元中之角速度計與ADI角速度計之輸出變化曲線
本計畫所開發之慣性感測單元中之角速度計與ADI角速度計之輸出變化曲線

本計畫開發慣性感測單元中之三軸加速度計在尺寸與雜訊基準上與國際競爭者的比較
本計畫開發慣性感測單元中之三軸加速度計在尺寸與雜訊基準上與國際競爭者的比較

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