MEMS的设计方法与系统模拟

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!"!#技术

!"!#的设计方法与系统模拟#

孟为民，李伟华，黄庆安

（东南大学微电子中心，江苏南京$%&&’(）

摘

要：随着!"!#产业重点从单个的!"!#器件向!"!#系统产品的转移，!"!#系统级模拟变得日益

重要$文中主要介绍了!"!#系统的一些结构化、标准化的设计方法以及!"!#系统建模与模拟的分级，重点阐述了!"!#器件级与系统级模拟之间的桥梁———宏模型的建立及系统级模拟的实现。最后介绍了微加速度计系统模拟的一个例子。

关键词：微电子机械系统；模拟；结构化设计；宏模型中图分类号：%&’(’

文献标识码：)

文章编号：(***+,-.-（’**(）(*+**/-+*0

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J47，

缩写!"!#）在’*世纪.*年代中后期已大规模进入实验室及研究机构，目前已有多种商品（如压力、加速度传感器、阀门、喷嘴和微镜阵列等）。!"!#的一个重要特点是它的产品种类繁多，涉及到电、机械、磁和流体力学等多个学科和领域。但它的主要制造技术一般都来源于集成电路（:P ）产业。因此，同:P 一样，!"!#也通过批量生产以降低成本，但产品研制阶段的试片费用相当昂贵。引入!"!#P)Q 在正式试片前辅助产品的设计，

进行模拟与优化，其主要意义有：（(）理解微小范围内电、磁、热、机械等能量之间的相互作用，优化!"!#结

构；（’）可以减少研制成本；（T ）缩短研制周期。而随着计算机性能的日渐提高和工作站的普及，计算机制模和模拟已变得足够精确，使P)Q 辅助!"!#产

品设计成为可能。如今许多从事!"!#行业的研究机构、公司和生产厂家已开发出多种模拟和

收稿日期：’**(+*0+’*

#基金项目：

教育部科学与技术研究重点资助项目（***B/）辅助设计的P)Q 工具，并已实际应用于一些相对成

熟的!"!#产品［(U T ］

。

当今!"!#产业重点已经从单个的!"!#器件向!"!#系统产品转移。!"!#系统中机械、热、电、静电及电磁间有很强的物理耦合。此外，信号处理及控制电路也会对!"!#器件有很强的影响。所以在进行了!"!#器件级模拟之后，还要考虑整个

系统间的相互作用和耦合效应，进行系统级模拟，这样才能准确预测出整个!"!#系统的性能。所以!"!#的系统级模拟变得日益重要了。

介绍了一些!"!#系统的结构化设计方法，阐述了!"!#系统建模与模拟的分级及系统级模拟的实现，重点讲述了器件级与系统级模拟之间的桥梁———宏模型的建立方法及系统级模拟的实现，并列举了加速度计系统模拟的例子。%

!"!#系统的结构化设计方法

由于!"!#系统的跨学科特点，

完成整个!"!#系统的设计过程必须由不同领域的有专门经验的设计者分工合作，再由一个总的系统级设计者加以综

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/’**(年第’*卷第(*期传感器技术（VD

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