中國電子元件行業(yè)協(xié)會
China Electronic Components Association
導(dǎo)語：
在生物醫(yī)療、無人機定位和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域，高精度壓力傳感器的需求日益增長。北京大學集成電路學院高成臣教授團隊最新研發(fā)的MEMS電容式表壓壓力傳感器，以0.30%的超高精度和8%的非線性度以及低至0.09%的重復(fù)性誤差，為植入式醫(yī)療設(shè)備提供了革命性解決方案！
核心亮點：
創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計：凸臺膜片大幅提升性能
傳統(tǒng)的電容式壓力傳感器因膜片形變非線性導(dǎo)致測量誤差較大。北京大學團隊通過設(shè)計帶凸臺的膜片結(jié)構(gòu)，利用ANSYS仿真優(yōu)化，將非線性度從17%改善至7%，顯著提升了MEMS壓力傳感器的線性響應(yīng)能力。
帶凸臺的MEMS膜片
國產(chǎn)化工藝：TMAH濕法腐蝕技術(shù)
采用SOI晶圓與玻璃陽極鍵合工藝，結(jié)合TMAH（四甲基氫氧化銨）各向異性腐蝕技術(shù)，以埋氧層作為停止層，確保MEMS器件一致性和可靠性。工藝簡單、成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
工藝流程
醫(yī)療級性能指標
量程：0~40 kPa，精度：0.30%（覆蓋人體血壓、顱內(nèi)壓等關(guān)鍵生理參數(shù)范圍）；
重復(fù)性誤差：僅0.09%，長期穩(wěn)定性極佳；
低功耗：電容式傳感器設(shè)計功耗遠低于壓阻式傳感器。
SOI晶圓版圖
玻璃襯底版圖
全自主技術(shù)鏈
從MEMS傳感器設(shè)計、工藝制備到封裝測試，團隊實現(xiàn)全流程國產(chǎn)化，核心芯片采用國產(chǎn)NSC9260電容讀出芯片，支持三階非線性校準。
MEMS電容式表壓壓力傳感器示意圖
MEMS電容式表壓壓力傳感器實物圖
MEMS電容式表壓壓力傳感器正面
MEMS電容式表壓壓力傳感器背面
應(yīng)用前景
植入式醫(yī)療設(shè)備：實時監(jiān)測顱內(nèi)壓、眼壓等，助力精準診療；
可穿戴健康監(jiān)測：集成于智能手環(huán)、貼片，實現(xiàn)無創(chuàng)血壓監(jiān)測；
工業(yè)與消費電子：無人機高度定位、氣象監(jiān)測等場景。
封裝后實物
PCB封裝
團隊與成果
該成果相關(guān)論文由北京大學蔣沛奇等青年研究人員在高成臣教授指導(dǎo)下完成，發(fā)表于《遙測遙控》2025年第3期“智能傳感器技術(shù)專欄”。北京大學團隊通過理論建模、仿真優(yōu)化到流片驗證的全鏈條創(chuàng)新，展現(xiàn)了我國在MEMS傳感器領(lǐng)域的前沿實力。
論文鏈接：
DOI：10.12347/j.ycyk.20250411001
