第82期“见微知著”培训课程:MEMS压力传感器技术及应用
2026-07-29 11:24:19   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

过去二十载,MEMS在器件原理、设计理论及制造工艺等方面持续突破,有力推动了压力传感器的技术进步和多元化应用。如今,MEMS压力传感器在测量精度、量程范围、工作温度及恶劣环境适应性方面均得到显著提升,并催生了面向特殊应用场景的产品。

主办单位:麦姆斯咨询

协办单位:上海传感信息科技有限公司

一、课程简介

压力传感器(Pressure Sensor)是一种能够把压力信号转换为可测量电信号的换能器,主要由压力敏感与转换元件、信号处理电路、封装壳体等组成。压力传感器分类方式多种多样:根据工作原理可分为压阻式、电容式、压电式、离电式、谐振式、摩擦电式等类型;根据压力测量基准可分为表压、差压、绝压三大类;根据敏感材料可分为硅、陶瓷、金属、石墨烯、高分子聚合物等类型;按照压力测量范围可分为低压、中压、高压等类型;按照输出信号类型可分为模拟输出和数字输出。目前,市场上主流的压力传感器主要采用压阻式和电容式两类工作原理。压力传感器是微系统世界里第一个出现的商用MEMS器件,被广泛地应用于消费电子、汽车电子、工业控制、生物医疗、航天航空和军事国防领域。根据知名市场调研机构Yole预测,全球MEMS压力传感器市场规模将于2030年接近30亿美元,呈现出稳步增长的发展态势。

压力传感器典型应用示例

压力传感器典型应用示例

主要压力传感器技术及压力测量范围

主要压力传感器技术及压力测量范围(来源:Yole)

硅基MEMS压力传感器凭借低成本、小尺寸、高集成度、易于规模化制造等优势,已成为低压测量应用领域的主流解决方案。而在中高压测量应用领域,硅基MEMS压力传感器则面临陶瓷基和金属基两条技术路线的竞争。各类技术在量程范围、长期稳定性、耐恶劣环境能力及成本等方面各具优势,需要根据实际应用场景进行权衡选择。按照应用领域统计,汽车电子和消费电子是MEMS压力传感器的前两大应用市场,市场份额分别达到45%和21%。其中,汽车电子应用主要包括胎压监测系统(TPMS)、安全气囊、发动机管理、电池压力监测、座椅调节以及空调制冷剂管路压力监测等。消费电子市场则呈现出更加活跃和多元化的发展态势,例如智能手机、智能手表和手环、无人机利用气压传感器实现高度定位,智能家居设备集成气压传感器用于天气预测与环境监测,电子烟采用差压传感器进行吸气检测与流量测量,TWS耳机则通过压力传感器实现按压检测等人机交互功能。

MEMS压力传感器产业链

MEMS压力传感器产业链

过去二十载,MEMS在器件原理、设计理论及制造工艺(例如深硅蚀刻、薄膜沉积和晶圆键合)等方面持续突破,有力推动了压力传感器的技术进步和多元化应用。如今,MEMS压力传感器在测量精度、量程范围、工作温度及恶劣环境适应性方面均得到显著提升,并催生了面向特殊应用场景的产品,例如适用于高温环境的绝缘体上硅(SOI)压力传感器和碳化硅(SiC)压力传感器。此外,第三代半导体、石墨烯、纳米线和碳纳米管等新兴材料在压力传感器中的应用进一步拓宽了其性能极限。展望未来,MEMS压力传感器将持续朝着低功耗、高集成度、智能化方向发展,例如压力传感器与微处理器集成,可实现自校准、自补偿、自诊断、低功耗管理等功能,构筑物联网(IoT)的高可靠性智能感知节点;压力传感器与惯性、温度、湿度、气体、颗粒物等多种物理量传感器集成,可实现多维度环境感知功能,为具身智能提供更为全面且精准的底层物理信息支撑。

“压力+加速度+温度+红外”单片集成传感器(来源:中国科学院上海微系统所)

“压力+加速度+温度+红外”单片集成传感器(来源:中国科学院上海微系统所)

为了紧抓MEMS压力传感器技术及应用趋势,满足广大从业人员对知识的渴求,麦姆斯咨询特开设本次培训课程,邀请知名高校和研究院所专家及企业高管,为大家讲授:(1)MEMS压力传感器基础知识与关键技术;(2)高性能MEMS压力传感器设计、制造和封装;(3)商用MEMS压阻式压力传感器研究与实现;(4)面向工业应用的高精度MEMS电容式压力传感器;(5)CMOS-MEMS单片集成压力传感器;(6)MEMS SOI压力传感器;(7)碳化硅(SiC)高温压力传感器关键技术及应用;(8)NEMS谐振式压力传感器;(9)航空航天高可靠性压力传感器技术及应用;(10)汽车和工业MEMS压力传感器;(11)MEMS压力传感器设计与制造实例解析;(12)MEMS压力传感器制造工艺及代工平台;(13)MEMS石墨烯压力传感器;(14)声表面波(SAW)压力传感器技术及应用;(15)MEMS压阻式和电容式压力传感器ASIC;(16)压力传感器测试与计量。

二、培训对象

本课程主要面向MEMS压力传感器产业链上下游企业的技术人员和管理人员,以及高校师生,同时也欢迎其他希望学习MEMS压力传感器技术及应用知识的非技术背景人员参加,例如销售和市场人员、投融资机构人员、政府管理人员等。

三、培训时间

2026年8月28日至30日

授课结束后,为学员颁发麦姆斯咨询的结业证书。

四、培训地点

无锡市(具体地点以培训前一周的邮件通知为准)

五、课程内容

课程一:MEMS压力传感器基础知识与关键技术

老师:南京高华科技股份有限公司 副总经理 兰之康

MEMS压力传感器的基本工作原理是:外界压力作用于硅膜片,使其发生微小形变,并引起压阻、电容或谐振频率等物理量变化,从而将压力转换为电信号,再经过后续的信号调理、温度补偿、模数转换等处理输出标准压力信号。MEMS压阻式压力传感器因制造工艺成熟、输出信号大、线性度较好,目前市场占有率最高;MEMS电容式压力传感器则具有低功耗、高灵敏度和优异的长期稳定性,在高端消费电子、高性能工业测量、生物医疗领域应用广泛。目前,国产MEMS压力传感器在设计与制造的协同优化方面有待提升,产品全生命周期的一致性和可靠性与国际先进水平相比仍存在一定差距。同时,在核心敏感元件设计、关键制造工艺、先进封装材料等方面仍面临一些问题,导致高端产品的综合竞争力不足,成为制约我国MEMS压力传感器产业高质量发展的重要因素。本课程详解MEMS压力传感器基础知识与关键技术,包括设计、制造、封装、补偿等内容。

课程提纲:
1. MEMS压力传感器基础知识;
2. MEMS压力传感器芯片技术;
3. 补偿前压力传感器输出特性;
4. 模拟与数字压力传感器补偿;
5. 高可靠性压力传感器设计;
6. MEMS压力传感器芯片贴装及封装技术。

课程二:高性能MEMS压力传感器设计、制造和封装

老师:西安交通大学 副研究员 韩香广

压力是流体流动过程中的一项重要物理参数,对于流体控制和设备状态监测至关重要。因此,MEMS压力传感器广泛应用于工业、汽车、医疗、航空航天等领域。通过高精度压力测量,可以准确监测设备运行状态并预测潜在故障。此外,智能仪器仪表技术在过去几十年中持续发展,对MEMS压力传感器的性能和规格提出了更加严格的要求,包括更高的测量精度、更强的环境适应能力、更高的分辨率,以及更小的芯片和封装尺寸。对性能提升的需求推动了MEMS压力传感器材料、设计、制造及封装工艺的不断革新,相关突破性成果层出不穷。本课程介绍多种高端应用中的高性能MEMS压力传感器,包括微差压压力传感器(MDPS)、谐振式压力传感器(RPS)、集成式压力传感器、微型化压力传感器和无引线封装压力传感器,阐述它们的工作原理、研究进展、技术难点和发展前景。

课程提纲:
1. 高性能MEMS压力传感器背景知识;
2. 微差压压力传感器;
3. 谐振式压力传感器;
4. 集成式压力传感器;
5. 微型化压力传感器;
6. 无引线封装压力传感器;
7. 高性能MEMS压力传感器总结与展望。

课程三:商用MEMS压阻式压力传感器研究与实现

老师:鲁汶大学 高级研究员 王晨

MEMS压阻式压力传感器的敏感元件通常采用单晶硅材料制备,主要由压敏薄膜及压敏电阻、硅杯、衬底组成。单晶硅压敏薄膜上对称分布的四个等值压敏电阻构成惠斯通电桥;压敏电阻的放置位置常常分布在压敏薄膜应力最集中的区域,以实现敏感元件的最大输出性能。当压敏薄膜一侧承受待测压力、另一侧与密闭参考腔或另一压力源连通时,两侧压力差会引起压敏薄膜发生弹性形变,导致压敏电阻阻值发生变化,进而使惠斯通电桥失去平衡并输出电信号。MEMS压阻式压力传感器的输出信号还需要进行校准与补偿,这是由于组成惠斯通电桥的四个压敏电阻难以实现完全一致的电学特性,即使在零压力输入条件下,传感器仍会产生非零输出,即零点偏置。同时,受材料温度特性的影响,传感器的零点输出会随温度变化而发生漂移,形成零点温度漂移。此外,采用离子注入工艺制备的压敏电阻具有较大的温度系数,其灵敏度和满量程输出也会随温度变化而改变,从而引入测量误差。因此,需要对传感器进行零点校准、温度补偿和灵敏度补偿,以提高其测量精度、稳定性和一致性。本课程详解面向商业量产的MEMS压阻式压力传感器关键技术及实现方法。

课程提纲:
1. 半导体压阻效应的作用机制;
2. MEMS压阻式压力传感器结构设计与工作原理;
3. MEMS压阻式压力传感器非线性误差的抑制与结构优化;
4. 基于谐振测量与热压阻效应的MEMS压力传感器设计;
5. 温压一体化集成MEMS传感器的设计与实现;
6. 适用于商业量产的MEMS压力传感器快速标定方法。

课程四:面向工业应用的高精度MEMS电容式压力传感器

老师:北京大学 正高级工程师 高成臣

MEMS压力传感器是工业过程控制、设备状态监测和安全生产保障中的重要组件,广泛应用于石油化工、水利水电、机械制造、轨道交通及航空航天等领域。随着“工业4.0”和工业物联网(IIoT)的快速发展,工业现场对MEMS压力传感器提出了更高的要求,包括更高测量精度、更好的长期稳定性、更宽的温度适应范围、更低功耗以及更高可靠性。相比压阻式压力传感器,电容式压力传感器在精度、温度稳定性、功耗、长期可靠性等方面具有优势,其工作原理是:利用压力引起敏感膜片形变,从而改变上下电极之间的电容值,通过检测电容变化实现压力测量。通过敏感结构设计、微纳制造工艺、先进封装技术和智能信号处理算法的协同优化,MEMS电容式压力传感器的性能和可靠性将持续提升,有望在工业应用领域发挥更加重要的作用,并成为推动工业智能感知技术发展的核心之一。本课程深入讲解高精度MEMS电容式压力传感器关键技术,涵盖设计、加工和封装。

课程提纲:
1. MEMS电容式压力传感器简介;
2. MEMS电容式压力传感器设计;
3. MEMS电容式压力传感器加工;
4. MEMS电容式压力传感器封装;
5. MEMS电容式压力传感器总结与展望。

课程五:CMOS-MEMS单片集成压力传感器

老师:北京理工大学 教授 王晓毅

CMOS-MEMS单片集成是指在同一硅衬底上实现MEMS机械结构与CMOS读出/处理电路一体化的制造技术。从系统角度看,CMOS-MEMS单片集成技术消除了传统多芯片封装的引线,可大幅减小传感器尺寸,能够有效降低寄生参数(例如寄生电容),提高信噪比(SNR),并支持片上数字信号处理与自校准功能,是MEMS传感器SoC化的重要基础。CMOS-MEMS单片集成技术路线主要分为三类:MEMS-first(或称为Pre-CMOS)、MEMS-Intermediate(或称为Intermediate-CMOS)、MEMS-last(或称为Post-CMOS)。北京理工大学王晓毅教授长期从事CMOS-MEMS集成传感器研究工作,包括压力传感器、流量传感器、气体传感器、温湿度传感器、惯性传感器及ASIC片上接口电路等。本课程详解CMOS-MEMS单片集成压力传感器关键技术并阐述研究进展,此外还介绍单片集成多参数检测传感器,以及基于阵列式压力传感器的触觉感知应用。

课程提纲:
1. CMOS-MEMS单片集成技术概述;
2. CMOS-MEMS单片集成压力传感器关键技术;
3. CMOS-MEMS单片集成压力传感器研究进展;
4. CMOS-MEMS单片集成多参数(压力、流量、气体、温湿度)检测传感器;
5. 基于阵列式压力传感器和TFT神经网络的触觉感知应用。

课程六:MEMS SOI压力传感器

老师:东南大学 教授 黄晓东

MEMS SOI压力传感器是一种基于绝缘体上硅(SOI)衬底并利用MEMS工艺制造的微型压力测量器件,其工作原理是利用单晶硅敏感薄膜在外界压力作用下产生微小形变,并通过压阻效应或电容效应将压力信号转换为可测量的电信号。其中,基于压阻效应的SOI压力传感器技术最为成熟,已经广泛应用于航空航天、工业控制、汽车电子及能源装备等领域。与传统的体硅压力传感器相比,SOI衬底为MEMS压力传感器的制造提供了更加优越的工艺基础。SOI衬底由器件层、埋氧层和支撑层组成,其中埋氧层可作为天然的刻蚀停止层,器件层则直接作为敏感薄膜层,并在其表面形成压敏电阻。由于敏感薄膜厚度由SOI器件层决定,而非依赖刻蚀时间控制,因此能够有效改善传感器批量制造的一致性。此外,SOI衬底还显著提升了压力传感器的高温工作性能。传统的体硅压力传感器通常采用PN结隔离,当工作温度升高时,PN结漏电流增大,器件性能容易发生退化;而SOI压力传感器采用埋氧层实现介电隔离,取代了PN结隔离结构,有效抑制了高温漏电流,提高了器件的绝缘性能和热稳定性,使其能够在更高温度环境下长期稳定工作。本课程全面讲解MEMS SOI压力传感器,从工作原理到设计与制造、封装与测试,最后介绍典型应用及技术发展。

课程提纲:
1. MEMS SOI压力传感器工作原理及特点;
2. SOI衬底的典型制备技术;
3. MEMS SOI压力传感器设计与制造;
4. MEMS SOI压力传感器封装与测试;
5. MEMS SOI压力传感器应用与展望。

课程七:碳化硅(SiC)高温压力传感器关键技术及应用

老师:西安交通大学 教授 方续东

MEMS碳化硅压力传感器是一种基于碳化硅(SiC)衬底并利用MEMS工艺制造的微型压力测量器件,其凭借SiC材料优异的宽禁带、高热导率、高击穿电场和良好的化学稳定性,非常适用于高温、高压、强腐蚀及强辐射等恶劣环境下的压力测量。根据压力信号转换机理的不同,碳化硅压力传感器主要分为压阻式、电容式和光纤式三类。其中,压阻式碳化硅压力传感器因具有结构简单、读出电路成熟、输出灵敏度高、工作稳定性好以及易于实现微型化和集成化等优点,已成为高温压力监测领域最具代表性的器件类型。在压力传感器芯片设计过程中,敏感薄膜结构设计是决定器件性能的关键环节,相关结构参数直接影响传感器的量程、灵敏度、线性度及可靠性等核心指标。对于压阻式碳化硅压力传感器而言,除敏感薄膜结构外,碳化硅材料本身的压阻效应也是影响传感器灵敏度和稳定性的关键因素。近年来,碳化硅材料的压阻效应研究工作取得了显著进展,尤其是在3C-SiC外延薄膜以及4H/6H-SiC单晶体材料方面。此外,碳化硅衬底的微结构加工难题在最近十年中也得到了有效攻克。本课程阐述高温压力传感器发展历程,详解碳化硅高温压力传感器研究现状及关键技术,并展望未来趋势与应用前景。

课程提纲:
1. 高温压力传感器的发展历程;
2. 碳化硅高温压力传感器研制背景;
3. 碳化硅高温压力传感器研究现状;
4. 碳化硅压力传感器设计、制造、封装与测试;
5. 碳化硅压力传感器应用与技术展望。

课程八:NEMS谐振式压力传感器

老师:南京邮电大学 副教授 郑旭骞

MEMS谐振式压力传感器通过微谐振器将被测压力转换为谐振频率变化,并由读出电路完成频率信号检测,从而实现压力测量。由于频率信号具有数字化输出、抗干扰能力强、易于实现高精度测量等优势,MEMS谐振式压力传感器已成为高精度压力测量领域的重要技术路线,被应用于航空航天、气象测量、石油勘探和高端工业过程控制。NEMS是在MEMS基础上进一步缩小结构尺寸形成的新一代微纳系统,其典型特征尺寸进入100 nm甚至10 nm量级。从MEMS到NEMS,尺寸效应带来的非理想因素日益突出,需要结合表面工程、材料优化及频率补偿算法进行协同设计。近年来,随着电子束曝光、深紫外光刻、聚焦离子束加工以及二维材料制备技术的发展,NEMS谐振式压力传感器逐渐从实验室验证走向原型器件开发,展现出超高灵敏度和超低检测极限。本课程讲解NEMS谐振式压力传感器原理和技术,介绍NEMS谐振器材料体系与器件全景,分析当前面临的挑战并展望未来趋势。

课程提纲:
1. 从MEMS到NEMS谐振式压力传感器;
2. NEMS谐振式传感器物理基础;
3. NEMS谐振式压力传感器典型案例;
4. NEMS谐振器材料体系与器件全景;
5. NEMS谐振式压力传感器挑战、展望与总结。

课程九:航空航天高可靠性压力传感器技术及应用

老师:西安思微传感科技有限公司 技术总师 徐林鹏

压力是航空航天装备状态感知与智能控制中的关键参数之一,压力传感器广泛应用于发动机推进系统、飞行控制系统、液压与气动系统、环境控制系统以及航天器在轨监测等领域。由于航空航天装备通常面临高温、高压、高冲击、高振动、强辐射等极端环境,因此压力传感器不仅需要实现高精度测量,还必须具备长期稳定运行的能力和极高的可靠性。MEMS技术凭借微型化、高一致性、低功耗以及集成化优势,为高可靠压力传感器发展提供了重要技术路径。基于MEMS技术的高温碳化硅压力传感器和高精度谐振式压力传感器成为航空航天领域的重要器件。展望未来,航空航天压力传感器可以结合人工智能(AI)算法,实现状态预测、异常识别和健康管理,提高航空航天系统整体可靠性。本课程讲解航空航天高可靠性压力传感器应用场景、技术趋势与挑战、验证体系,突出MEMS技术优势和产品实现路径。

课程提纲:
1. 高可靠性压力传感器应用场景及核心技术要求;
2. MEMS压力传感器在高可靠性应用中的技术优势;
3. 高可靠性压力传感器的技术发展趋势与挑战;
4. 高可靠性压力传感器验证体系。

课程十:汽车和工业MEMS压力传感器

老师:苏州纳芯微电子股份有限公司 市场总监 毛怿奇

随着新能源汽车、“工业4.0”以及智能制造的快速发展,压力传感器正朝着高精度、高可靠性、小型化和智能化方向持续发展。MEMS技术利用半导体微加工工艺制造微米级敏感结构,具有尺寸小、成本低、一致性好、易于批量生产等优势,并可与ASIC等信号处理芯片高度集成,实现信号调理、温度补偿、模数转换、数字校准及智能计算等功能,从而提升压力传感器的测量性能和智能化水平。纳芯微拥有MEMS和ASIC芯片设计能力,利用高性能ASIC芯片对MEMS芯片输出信号进行校准和补偿,成功推出绝压、差压和表压三种MEMS压力传感器产品系列,广泛应用于汽车和工业领域。本课程介绍纳芯微MEMS压力传感器技术、产品路线图和选型方式,并分享MEMS压力传感器典型应用及案例。

课程提纲:
1. 压力传感器概述;
2. 纳芯微MEMS压力传感器技术;
3. 纳芯微MEMS压力传感器产品路线图和选型方式;
4. 纳芯微MEMS压力传感器典型汽车和工业应用;
5. 纳芯微MEMS压力传感器客户/合作伙伴案例分享。

课程十一:MEMS压力传感器设计与制造实例解析

老师:无锡缶英微电子科技有限公司 研发总监 陈涛

MEMS压力传感器具有体积小、成本低、可批量制造,以及易于多功能集成并实现智能化等优点,因此在消费电子、汽车电子、工业控制、医疗健康等领域得到广泛应用,市场规模持续增长。随着MEMS技术在敏感材料、设计理论、制造工艺及封装集成等方面的不断突破,MEMS压力传感器实现了快速发展,并形成了多样化的技术路线。本课程以当前应用最广泛的压阻式和电容式MEMS压力传感器为主线,结合全球领先MEMS企业(博世、安费诺、英飞凌和Merit Sensor)的典型产品案例,系统解析结构设计、制造工艺、封装集成等关键技术,帮助学员们深入理解主流MEMS压力传感器的设计理念与实现方法,掌握国际先进技术的发展思路,并能够举一反三,应用于相关MEMS产品的研发与创新。

课程提纲:
1. MEMS压力传感器概述;
2. MEMS压阻式压力传感器设计及实例解析:博世、安费诺和Merit Sensor产品;
3. MEMS压阻式压力传感器制造工艺流程;
4. MEMS电容式压力传感器设计及实例解析:博世和英飞凌产品;
5. MEMS电容式压力传感器制造工艺流程;
6. MEMS压力传感器技术发展趋势。

课程十二:MEMS压力传感器制造工艺及代工平台

老师:苏州工业园区纳米产业技术研究院 研发主管 葛大顺

苏州工业园区纳米产业技术研究院(英文简称:MEMS RIGHT)作为面向MEMS制造领域的公共技术服务与产业化平台,核心定位是打通MEMS制造技术从实验室研发到规模化量产的关键“断点”,构建以MEMS晶圆制造为核心的产业支撑体系。MEMS RIGHT提供标准化的工艺模块,有助于降低MEMS研发成本,缩短开发周期,加速新兴产品商业化,目前已经实现MEMS压力传感器、MEMS麦克风、MEMS微镜、磁传感器、热电堆探测器等一批产品走向量产。MEMS RIGHT的制造服务模式多元化,既面向科研团队提供定制化的工艺开发服务,也面向产业客户提供标准化的中试与量产代工服务。此外,MEMS RIGHT的代工平台还通过了IATF 16949车用质量管理体系认证,并建立了严格的量产质量管理和知识产权保护体系。本课程重点讲解MEMS压阻式压力传感器单步制造工艺及成套工艺流程,并介绍MEMS RIGHT代工平台及其量产能力。

课程提纲:
1. MEMS压力传感器原理、分类与应用;
2. MEMS压阻式压力传感器技术介绍;
3. MEMS压阻式压力传感器制造工艺;
4. MEMS RIGHT:MEMS压力传感器成套工艺与量产能力。

课程十三:MEMS石墨烯压力传感器

老师:中北大学 教授 王俊强

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化方式组成的单原子层二维材料,具有规则的六角蜂窝晶格结构。自2004年首次成功制备以来,石墨烯因其优异的力学、电学、热学及光学性能,成为新一代MEMS和NEMS传感器的重要功能材料。相比传统硅基敏感材料,石墨烯具有超高杨氏模量、超高断裂强度、极低质量密度、优异载流子迁移率以及优良导热性能,可被用于构建高灵敏度压力传感器,涉及的换能机制主要有三种:压阻式、电容式、谐振式。近年来,多层石墨烯、双层石墨烯以及石墨烯/二维材料异质结构不断发展,有效改善了石墨烯零带隙、工艺一致性不足等问题,为高性能MEMS压力传感器提供了新的技术路径。本课程详细讲解MEMS石墨烯压力传感器关键技术,包括石墨烯薄膜制备与表征、石墨烯压力传感器设计、制造、封装与测试。

课程提纲:
1. 石墨烯特性及换能机制;
2. 石墨烯薄膜制备与表征;
3. MEMS石墨烯压力传感器设计与仿真;
4. MEMS石墨烯压力传感器制造工艺;
5. MEMS石墨烯压力传感器封装与测试;
6. MEMS石墨烯压力传感器应用。

课程十四:声表面波(SAW)压力传感器技术及应用

老师:南京邮电大学 副教授 王艳

声表面波(SAW)是指能量集中在固体材料表面或界面附近,并沿其表面传播的一种弹性波(机械波)。声表面波压力传感器通常采用“MEMS压力敏感薄膜+SAW谐振器”的结构形式,当外界压力作用于传感器芯片时,敏感薄膜产生微小形变,引起声表面波传播路径上的应力分布变化,导致传播速度或谐振频率发生改变,然后可通过无线(或有线)方式检测相位偏移或频率变化即可计算出压力测量值。凭借无线无源、高可靠性和抗电磁干扰等优势,声表面波压力传感器在许多传统MEMS压力传感器难以胜任的场景中展现出独特优势,例如在航空航天领域,它可用于发动机燃烧室、液氧液氢输送管路,实现高温、高压环境下的无线压力测量;在能源与电力领域,它可应用于油气井压力监测、核电设备状态监测以及高压变电设备在线检测,实现长期免维护运行。本课程讲解声表面波压力传感器基础知识和关键技术,涵盖MEMS设计与制造、温度-压力解耦方法等内容,同时介绍声表面波压力传感器的应用场景与技术挑战。

课程提纲:
1. 声表面波基础知识及声表面波传感器概述;
2. 声表面波压力传感器的MEMS设计与制造;
3. 声表面波温度-压力解耦方法;
4. 声表面波压力传感器的应用场景与技术挑战;
5. 从刚性传感到柔性共形——柔性机器人中的压力传感需求分析。

课程十五:MEMS压阻式和电容式压力传感器ASIC

老师:上海矽飞士微电子科技有限公司 总经理 朱潇挺

MEMS压力传感器通常由MEMS芯片和ASIC芯片共同构成,其中,MEMS芯片负责完成待测压力信号到可用电信号的转换功能,而ASIC芯片则负责完成信号调理、温度补偿、零位校准、模数转换、接口通信及系统自诊断等功能。随着MEMS压力传感器向高精度、低功耗和智能化方向发展,ASIC芯片逐渐发展成为集模拟前端(AFE)、高精度模数转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)、存储器、通信接口及电源管理于一体的片上系统(SoC)。ASIC是MEMS压力传感器实现高性能和智能化的核心要素,其技术水平直接决定了传感器的测量精度、稳定性、可靠性。针对不同技术路线,压阻式ASIC聚焦于高增益、低噪声信号调理及高精度温度补偿;电容式ASIC则侧重于飞法(fF)级微弱电容检测、寄生电容抑制及高分辨率CDC设计。本课程首先概述MEMS压力传感器信号调理技术,然后分别讲解压阻式和电容式压力传感器ASIC设计并分析典型产品案例,最后进行技术总结与未来展望。

课程提纲:
1. MEMS压力传感器信号调理技术概述;
2. MEMS压阻式压力传感器ASIC设计;
3. MEMS电容式压力传感器ASIC设计;
4. MEMS压力传感器ASIC典型产品分析;
5. MEMS压力传感器ASIC技术总结与展望。

课程十六:压力传感器测试与计量

老师:国家物联网感知装备产业计量测试中心 压力传感器实验室项目主管 肖博文

国家物联网感知装备产业计量测试中心以产业需求为导向,以计量测试技术和计量科技创新为主要手段,研究具有物联网(IoT)产业特点的量值传递技术,开展物联网领域关键传感器的计量测试服务。该中心具有国内一流的软硬件设施和先进的测量仪器,目前在惯性、压力、风速、振动等方面的计量测试服务能力在国内处于领先地位,还可提供各类环境可靠性试验和机械可靠性试验,包括高低温试验、湿度试验、冲击与振动试验等。该中心的压力传感器实验室具有多套高精度压力自动测试及标定系统,可开展压力传感器重复性、迟滞、线性、零点漂移、温度影响等项目的测试工作。本课程讲解压力传感器相关测试标准、测试设备、中心服务能力以及典型案例。

课程提纲:
1. 国家物联网感知装备产业计量测试中心简介;
2. 计量与产业计量;
3. 压力传感器相关测试标准;
4. 压力传感器测试设备与服务能力介绍;
5. 压力传感器测试服务的典型案例。

六、师资介绍

兰之康,南京高华科技股份有限公司副总经理。他2008年毕业于东南大学微电子专业,硕士研究生学历,目前是东南大学微机电系统(MEMS)专业在读博士;2008年4月至2017年9月任霍尼韦尔(Honeywell)传感与物联网事业部项目经理、研发经理;2017年9月至2017年12月任南京高华科技股份有限公司惯性传感器与微系统事业部总经理;2018年1月至2018年5月任南京高华科技股份有限公司技术中心主任、总经理助理;2018年5月至今任南京高华科技股份有限公司副总经理。目前,他担任全国宇航技术及其应用技术标准化技术委员会宇航电子分技术委员会委员、中国电子元件行业协会科学技术委员会委员、中国传感器与物联网产业联盟(SIA)状态监测领域专家、江苏省计量专业技术委员会委员、湖南省MEMS工程技术研究中心学术委员会委员。他拥有三十多项发明专利,其研究成果获得江苏省科技进步二等奖。

韩香广,博士,西安交通大学副研究员。他主要从事高性能力学传感器技术研究,主持开发了高精度发动机推力传感器、高温高动态压力传感器等特种力学传感器;主持国家重点研发计划等7项国家级力学传感器开发项目;获军委科技委科技进步二等奖(序3),以第一作者或通讯作者发表SCI论文20篇以上,申请国家发明专利20余项。

王晨,博士,现任比利时鲁汶大学(KU Leuven)微纳系统研究组研发经理与高级研究员。他分别于2013年6月和2018年6月获得安徽大学学士学位与浙江大学博士学位,并于2021年10月获得比利时列日大学(University of Liège)第二个博士学位;两篇博士学位论文分别聚焦光学、微机电系统(MEMS)领域,相关研究内容相互独立。他的主要研究方向涵盖MEMS设计与优化、压力及红外传感器、闭环控制系统、惯性传感器和谐振器等。在产学研合作方面,他与Coventor、Melexis、XFAB、Cochlear、Huawei欧洲研究院等国内外企业开展了广泛的科研合作。近四年中,他作为负责人或核心骨干参与并承担了多项科研项目,累计项目经费超370万欧元。在学术发表方面,他已累计发表期刊论文61篇(其中MEMS领域47篇、光学领域14篇)、国际会议论文62篇,并获授权专利8项。他的研究工作曾获得国际光学工程学会(SPIE)卓越研究奖、国际计量学会(IMEKO)最佳报告奖、Journal of Micromechanics and Microengineering Emerging Leaders Award、华为欧洲芯片设计大赛二等奖、MEMS设计竞赛三等奖,并入围IEEE MEMS及UFFC-JS最佳论文奖。在学术服务方面,他目前担任Microsystems & Nanoengineering与Journal of Micromechanics and Microengineering等期刊的编委工作。同时,他参与了IEEE MEMS、Transducers、IEEE Sensors、Eurosensors等微纳系统领域国际学术会议的技术程序委员会(TPC)工作,并担任Transducers会议的分会主席。此外,他还多次应邀在日本东京大学、德国弗莱堡大学(IMTEK)、奥地利维也纳工业大学(TU Wien)、新加坡A*STAR、北京大学、香港大学、香港科技大学、澳门大学,以及中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中国科学院微电子研究所等海内外高校和科研机构进行学术交流与报告。

高成臣,北京大学集成电路学院正高级工程师,国家卓越工程师荣誉称号获得者,国务院政府特殊津贴专家,原微米/纳米加工技术全国重点实验室副主任,全国气象专用计量器具计量技术委员会分委会委员。他主要从事MEMS传感器技术研究工作,先后开展了单晶硅压阻式压力传感器、SOI压阻式高温压力传感器、硅-蓝宝石压阻式高温压力传感器、硅电容压力传感器、三明治电容式加速度计、热式气体流量计、热式声矢量传感器及新型红外传感器等方向的研究工作,主要成果包括研制出工作温度可达150℃的高精度单晶硅压阻式高精度压力传感器、工作温度可达500℃的SOI硅压阻式超高温压力传感器和三热线检测原理声矢量传感器等,先后主持、参与完成二十余项项目及课题,获省部级科技进步一等奖1项(R1)。

王晓毅,博士,北京理工大学集成电路与电子学院教授、博士生导师,国家级海外高层次青年人才,北京理工大学集成声光电微纳系统教育部工程研究中心副主任。他于2016年在浙江大学机械电子工程系获得硕士学位,2020年在香港科技大学机械与航空航天工程系获得博士学位,2020年获得香港政府Post-Dr Fellow资助从事博士后研究,2022年2月加入北京理工大学集成电路与电子学院。他拥有近十年MEMS/CMOS-MEMS传感器及其接口电路的研究经验,积累了丰富的科研成果,长期从事流量传感器、压力传感器、气体热导率传感器、热式传感器及声学传感器、柔性传感器的设计、制造与测试研究、集成传感器与高性能ASIC接口电路研究。作为项目负责人,他主持了多项国家级、省部级及企业资助项目,包括国家级海外高层次青年人才项目、国家自然科学基金青年项目、科技委XX3基金项目、科技部重点研发计划子课题、重庆市自然科学基金面上项目、北京市自然科学基金面上项目及华为人才资助计划项目等。此外,作为核心研发人员,他还参与了2项香港科技大学-麻省理工学院(HKUST-MIT)重大科研项目及1项科技委重点项目。他发表论文70余篇,其中以第一作者或通讯作者身份发表国际知名SCI期刊论文30余篇,包括微纳传感器及接口电路领域的顶级期刊JSSC、Microsystems & Nanoengineering、Chip、TIE、JMEMS、EDL、ACS AMI及ACS Sensors等。

黄晓东,博士,国家级高层次人才,国家重点研发计划项目首席科学家,江苏省青蓝工程中青年学术带头人,担任东南大学集成电路学院副院长,MEMS教育部重点实验室副主任。近年来,他在Nature Communications、Advanced Materials、IEEE EDL等权威刊物及IEDM、MEMS等国际会议上发表论文60余篇,授权发明专利50余项,指导学生获校或省级优秀论文10余次。

方续东,博士,西安交通大学教授,博士生导师,陕西省微型机械电子系统研究中心副主任,教育部“微纳制造与测试技术”国际合作联合实验室主任助理,中国工程院旗舰期刊Engineering机械与运载工程学科秘书。他博士毕业于美国佐治亚理工学院,主要从事碳化硅(SiC)高温压力传感器、高精度硅谐振压力传感器等极端环境先进传感与微纳制造技术研究,主持了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划课题、JKW基础加强重点项目课题、技术领域基金等国家级项目,中航发产学研合作项目等省部级项目与企业横向项目20余项,在Engineering、Microsystems & Nanoengineering、Nano Energy等期刊发表论文60余篇,授权中国和美国发明专利30余项,参编中英文学术专著5本,编制国家标准、团体标准等6项。

郑旭骞,博士,南京邮电大学集成电路科学与工程学院(产教融合学院)副教授、硕士生导师。2019年毕业于美国凯斯西储大学,获博士学位,2019-2022年在美国佛罗里达大学从事博士后研究工作。他长期从事二维材料、宽禁带/超宽禁带材料的微纳机电系统(MEMS/NEMS)谐振器研究,在Nano Lett.、Nanoscale、Appl. Phys. Lett.、ACS Appl. Mater. Interfaces等高水平期刊发表论文20余篇,发表各类顶级国际会议论文15篇,总引用1400余次;主持和参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目。他入选江苏省青年科技人才托举工程资助对象,同时担任中国仪器仪表学会微纳器件与系统技术分会委员,Chip期刊青年编委等职位。

徐林鹏,西安思微传感科技有限公司技术总师。他深耕MEMS传感器技术二十年,作为核心成员参与航空工业自控所子公司思微科技的创建,长期专注于MEMS传感器技术研究与工程化应用。他牵头参与多项国家级、省部级重点国防科研项目研发工作,承担MEMS传感器重大型号项目技术评审、方案论证、技术把关等核心工作,具备丰富的军工型号项目研发与评审经验,主导完成航空、航天多型重点型号MEMS传感器研发设计工作;作为项目技术总负责人,全面统筹新产品、新技术、新工艺的研发迭代与成果转化工作,带领研发团队攻坚突破,完成多项重点国防项目研制及多个军用型号技术落地转化,成功攻克多项高端传感器领域“卡脖子”技术难题,填补国内相关领域技术空白。

毛怿奇,苏州纳芯微电子股份有限公司市场总监,主要负责传感器产品规划和市场推广。他毕业于中国科学院大学,曾先后任职应用工程师、亚太区技术市场总监。他在汽车行业拥有丰富的从业经验,参与定义工业和汽车等相关传感器芯片以及对应的市场策略。对汽车、工业和医疗等传感器市场有深入的认识和见解。

陈涛,博士,毕业于中国科学院上海硅酸盐研究所,现任无锡缶英微电子科技有限公司研发总监。他主要从事压电材料研发、压电MEMS器件设计和制造方面工作,曾参与上海市科委科研计划项目、973项目子课题、中英关于超高温压电材料国际合作项目等。2017~2018年,在英国伦敦大学皇后玛丽学院从事微波介质材料和器件的设计和研发,研究方向为介质滤波器和声表面波滤波器关键材料的制备和研发;2019~2020年,从事射频MEMS器件的开发和可靠性分析。他于2020年获得姑苏紧缺人才称号,于2022年获得姑苏领军人才称号,于2024年获得无锡飞凤人才称号。目前,他所在的技术团队以MEMS产品研发和量产为重点,作为团队主要成员负责MEMS传感器设计和制造,包括工业级压力传感器、气体传感器和流量传感器攻关项目。他发表过SCI核心论文7篇,申请专利10余项。

葛大顺,现任苏州工业园区纳米产业技术研究院研发主管,拥有多年半导体及MEMS领域研发经验,长期专注于器件工艺开发与技术创新工作。依托公司在微纳制造与MEMS领域的公共技术服务及产业化平台优势,他深耕MEMS压力传感器、MEMS微镜、MEMS惯性传感器等器件工艺研发,聚焦技术攻关与工艺优化,助力打通MEMS从实验室研发到中试验证、规模化量产的关键环节,推动技术成果高效转化落地,为MEMS器件产业化发展提供坚实研发支撑。

王俊强,博士,中北大学教授、博士生导师,山西省高层次人才(C类),全国碳基传感与器件标准化工作组专家,石墨烯传感材料与器件山西省重点实验室副主任。面向航空、航天、工业等领域特种测试需求,他的主要研究方向包括石墨烯传感器、MEMS制造技术、MEMS封装及可靠性;主持国家自然科学基金青年/面上、x73计划课题/重点基金、装备预先研究项目等10余项;在IEEE TED、JAC、Measurement、APL等期刊发表论文30余篇;授权发明专利20余项。

王艳,博士,现任南京邮电大学电子与光学工程学院和柔性电子(未来技术)学院副教授、硕士生导师。她2012年毕业于南京大学声学专业,获得声学专业博士学位,长期从事压电薄膜材料制备与声表面波器件研制工作,主要研究方向包括SAW传感器、谐振器及及其在传感领域的应用等。近年来,她的研究工作进一步拓展至柔性声学传感与智能感知系统,开展声表面波技术在柔性电子与机器人传感领域的应用探索。她先后主持国家自然科学基金青年基金、江苏省高校自然科学基金等项目,并作为核心成员参与多项国家自然科学基金及横向课题,相关成果发表于Sensors and Actuators A/B、IEEE T-UFFC、Science China等国内外学术期刊。

朱潇挺,上海矽飞士微电子科技有限公司创始人、总经理。他先后获得华东师范大学微电子与固体电子学学士学位与复旦大学微电子与固体电子学硕士学位。他曾就职于亚德诺半导体(Analog Devices,ADI),参与创建苏州芯仪微电子科技有限公司并担任研发总监一职,全面负责公司MEMS传感器ASIC芯片研发,项目管理与运营。2021年创立上海矽飞士微电子科技有限公司并担任总经理。公司聚焦传感器信号调理电路、声学及混合信号芯片开发,面向消费电子、工业及汽车电子等市场,提供高性能专用芯片方案,持续推进多项专利与集成电路布图技术开发。他曾主导多款MEMS接口ASIC芯片定义、电路设计、流片迭代与大规模量产落地,打通从前端电路架构设计、工艺适配、可靠性验证到终端客户量产导入的全链条;拥有近20年音频与传感器接口电路方向芯片开发经验,熟悉模拟前端及低噪声信号调理架构设计与量产流程,深刻理解MEMS传感器与ASIC协同设计要点,具备芯片产品定义、团队搭建、产品运营能力。

肖博文,硕士,毕业于哈尔滨工业大学动力工程专业,一级注册计量师,目前担任国家物联网感知装备产业计量测试中心压力传感器实验室项目主管,主要从事压力传感器动态和静态测试、传感器产品可靠性测试工作,具有较为丰富的传感器产品测试经验。

七、培训费用和报名咨询

报名咨询:请发送电子邮件至BISainan@MEMSConsulting.com,邮件题目格式为:报名+MEMS压力传感器培训+单位简称+人数。

报名网站:https://www.memstraining.com/training-82.html

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