6月10日，在南京舉辦的世界半導體大會《汽車半導體創(chuàng)新協(xié)作論壇》上，華東光電集成器件研究所副所長展明浩帶來主題為《MEMS傳感器發(fā)展現(xiàn)狀及在自動駕駛汽車中的應用》的報道。

　　華東光電集成器件研究所副所長展明浩

　　我的介紹分為四個方面：傳感器簡介；MEMS傳感器發(fā)展以及現(xiàn)狀；MEMS傳感器在自動駕駛汽車中的應用；本單位MEMS傳感器的產(chǎn)業(yè)情況。

　　一、傳感器簡介：分為傳感器概念、傳感器發(fā)展歷程和MEMS傳感器概念。

　　傳感器概念。通俗講就是檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息轉換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，包括轉換元件、條理電路、敏感元件。

　　從17世紀發(fā)展溫度計開始發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：結構型傳感器、固體型傳感器、MEMS傳感器，它是兼容的MEMS技術。隨著集成電路工藝的不斷完善，傳感器工藝技術實現(xiàn)微型化和集成化、智能化。

　　MEMS傳感器：采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。特點是體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化，易于集成和實現(xiàn)智能化的特點。IC和MEMS結合新型的傳感器。右圖可以看到以前的傳感器是機械加工的方法，現(xiàn)在用集成電路技術，光刻、刻蝕等技術發(fā)展MEMS傳感器。

　　二、MEMS傳感器發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

　　發(fā)展里程碑。第一個是MEMS壓力傳感器誕生—體硅各向異性化學腐蝕工藝。1970年Waggener提出電化學自停止腐蝕技術，獲得精確控制KOH腐蝕體硅的工藝，所以體硅工藝在這一年誕生了。IBM實驗室的Kurt  Peterson利用電化學自停止腐蝕技術制作了硅基壓力傳感器，1974年，壓力傳感器最早成功的MEMS商業(yè)化產(chǎn)品。

　　第二個是MEMS慣性傳感器誕生—平面犧牲層工藝。1988年Berkley利用犧牲層工藝制作了首個靜電驅動馬達；1989年制作了平面橫向靜電驅動器；1992年Draper實驗室報道了首款微機陀螺；1993年ADI加速度計量產(chǎn)CMOS-MEMS工藝。

　　第三個是光MEMS器件—平面犧牲層工藝。1987年德州儀器發(fā)布DLP芯片問世；1997年實現(xiàn)民用化。

　　第四個是深硅刻蝕工藝—1994年。德國BOSCH公司發(fā)明DRIE技術，便于形成高深寬比、高垂直度結構，顛覆未來MEMS工藝技術的發(fā)展方向。

　　進入21世紀以來MEMS技術以超高速創(chuàng)新發(fā)展誕生了很多新型傳感器。這是慣性、光MEMS、生物治療MEMS、射頻MEMS等等。

　　三、MEMS五傳感器在自動駕駛汽車中的應用

　　國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦等11部委聯(lián)合印發(fā)的智能汽車行業(yè)發(fā)展頂層設計和國家級戰(zhàn)略。

　　MEMS傳感器在自動駕駛領域中的應用—這是中國智能車聯(lián)網(wǎng)技術路線圖，從L1級到L4級，L5級，到2025年實現(xiàn)L4，L5級的無人駕駛。

　　無人駕駛發(fā)展路線。未來的自動駕駛聯(lián)合自主化和網(wǎng)聯(lián)化形式，兩種技術互為補充形成自動駕駛的能力。這是無人駕駛交叉多技術、產(chǎn)業(yè)融合技術。

　　感知是智能駕駛的前提。外界環(huán)境的高靈敏度感知技術是汽車自動駕駛基礎關鍵技術之一，它是通過安裝在智能網(wǎng)聯(lián)汽車和周邊的傳感器及網(wǎng)絡，實時識別。所以自動駕駛汽車都布滿了傳感器。

　　IMU在無人駕駛中扮演重要角色。

　　慣性測量單元。是所有定位系統(tǒng)中最關鍵的傳感器之一，測量運動、加速度和旋轉速度的基本物理量，而且不受天氣和其他環(huán)境的影響，不受任何干擾。IMU和相關數(shù)據(jù)融合也是自動駕駛很關鍵的部分。

　　四、本單位MEMS傳感器的產(chǎn)業(yè)情況

　　華東光電集成器件研究所是中國高端芯片聯(lián)盟成員單位，是中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長單位，是國家集成電路封測產(chǎn)業(yè)鏈技術創(chuàng)新聯(lián)盟成員單位，也是國家發(fā)改委批復的微電子機械系統(tǒng)（MEMS）聯(lián)合實驗室。

　　我們具有一條6英寸MEMS體谷SOI工藝平臺，包含硅硅鍵合、高深寬筆SOI結構刻蝕釋放、高深寬比TSV刻蝕與填充，也列了一些產(chǎn)品。

　　平臺情況。我們有完整的設計平臺，里面有系統(tǒng)設計、結構設計、ASIC設計和版圖設計。

　　MEMS制造平臺：有SOI體硅工藝體系、TSV工藝體系、壓軸體硅工藝體系。一站式給用戶提供定制服務。

　　這里是我們單位傳感器實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的情況，一是MEMS氣體傳感器用在家用呼吸機、慣性傳感器用在康復醫(yī)療，同時也用在自動駕駛汽車上，還有MEMS紅外傳感器用在額溫槍，壓力傳感器、超聲換能器、實現(xiàn)量產(chǎn)的光微鏡是用在激光雷達上的。

　　總結

　　微機電系統(tǒng)涉及物理、半導體、化學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫(yī)學、信息工程及生物工程等多學科；

　　隨著新技術、新工藝的出現(xiàn)，以MEMS技術為代表的半導體行業(yè)，將加速進入發(fā)展的快車道；

　　MEMS技術將使傳感器應用領域發(fā)生顛覆性變化和更多場景的應用；

　　MEMS技術在自動駕駛等未來領域發(fā)揮著越來越重要的作用，促進自動駕駛早日走向我們的生活；

　　5G、自動駕駛、新型智慧城市等國家發(fā)展戰(zhàn)略促進下，將進一步促進MEMS產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈繁榮與發(fā)展；

　　國內MEMS廠家正逐步走向世界舞臺，在性能、市場空間等方面優(yōu)勢愈發(fā)明顯。