MEMS ASIC路在何方——可编程ASIC解决方案
mems的发展历程
mems的发展历程MEMS（微电子机械系统）作为一种先进的微型技术，已经经历了数十年的发展历程。
在这段时间里，MEMS在多个领域都取得了重要的进展和应用。
下面我们将回顾MEMS的发展历程。
20世纪60年代，MEMS概念首次被提出，当时主要还处于理论阶段。
研究者开始设计微型的电子元件和机械系统，并探索如何将它们集成到单个芯片上。
然而，由于当时技术条件的限制，这一领域的发展相对缓慢。
20世纪80年代，随着微电子制造技术的进步，MEMS开始蓬勃发展。
研究人员成功地实现了诸如微型传感器、微型执行器等微型设备的制造。
这些设备可以通过微小的机械和电子元件实现复杂的功能，从而在医疗、汽车、航空航天等领域得到了广泛应用。
20世纪90年代，MEMS技术进一步发展，取得了更大的突破。
研究人员开始尝试在MEMS器件上集成微型管道和微流体控制系统，实现了微型生化分析和实验室芯片。
这一发展为生物医学应用、环境监测等领域提供了新的解决方案。
进入21世纪，MEMS技术得到了更广泛的应用和研究。
随着纳米技术的发展，MEMS器件的尺寸进一步缩小，其性能和功能得到了显著提升。
MEMS在智能手机、可穿戴设备、无人机等消费电子产品中得到了广泛应用，提高了设备的功能和性能。
同时，MEMS在医疗领域也取得了重要的突破。
微型传感器和器件可以用于监测生理参数、实现无创检测和实时监测等功能，为医疗诊断和治疗提供了新的手段。
MEMS技术还在工业控制、环境监测等领域发挥了重要作用。
借助MEMS传感器和微型执行器，可以实现工业自动化、智能物流、智能家居等应用，提高生产效率和生活质量。
总结起来，MEMS作为一种先进的微型技术，经过数十年的发展历程，取得了重要的进展和应用。
现在，我们已经看到了MEMS在各个领域的广泛应用，为我们的生活带来了便利和福利。
而随着科技的不断进步和创新，相信MEMS技术将在未来继续发展壮大，为我们创造更多的机遇和挑战。
MEMS的含义、构成、优势、市场规模预测、产业链相关企业简介
MEMS的含义、构成、优势、市场规模预测、产业链相关企业简介01. 什么是MEMSMEMS，(Micro-Electro Mechanical Systems)，也称为微电子机械系统、微电机系统、微机械等，是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。
MEMS 可分为若干个独立的功能单元，包括微结构元器件、微传感器、微执行器和微系统等。
简单来说，MEMS就是将传统传感器的机械部件微型化后，通过三维堆叠技术，例如三维硅穿孔TSV等技术把器件固定在硅晶元(wafer)上，最后根据不同的应用场合采用特殊定制的封装形式，最终切割组装而成的硅基传感器。
受益于普通传感器无法企及的IC硅片加工批量化生产带来的成本优势，MEMS同时又具备普通传感器无法具备的微型化和高集成度。
02. MEMS 的基本构成03. MEMS的优势1、微型化：MEMS器件体积小，一般单个MEMS传感器的尺寸以毫米甚至微米为计量单位，重量轻、耗能低。
同时微型化以后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点。
MEMS更高的表面体积比(表面积比体积)可以提高表面传感器的敏感程度。
2、硅基加工工艺，可兼容传统IC生产工艺：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似铝，热传导率接近钼和钨，同时可以很大程度上兼容硅基加工工艺。
3、批量生产：以单个5mm*5mm尺寸的MEMS传感器为例，用硅微加工工艺在一片8英寸的硅片晶元上可同时切割出大约1000个MEMS芯片，批量生产可大大降低单个MEMS的生产成本。
4、集成化：一般来说，单颗MEMS往往在封装机械传感器的同时，还会集成ASIC芯片，控制MEMS芯片以及转换模拟量为数字量输出。
同时不同的封装工艺可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执。
微机电系统(MEMS)技术介绍
微机电系统（MEMS）技术介绍微机电系统（MEMS），在欧洲也被称为微系统技术，或在日本被称为微机械，是一类器件，其特点是尺寸很小，制造方式特殊。
MEMS是指采用微机械加工技术批量制作的、集微型传感器、微型机构、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通讯等于一体的微型器件或微型系统。
MEMS 器件的特征长度从1毫米到1微米--1微米可是要比人们头发的直径小很多。
MEMS往往会采用常见的机械零件和工具所对应微观模拟元件，例如它们可能包含通道、孔、悬臂、膜、腔以及其它结构。
然而，MEMS器件加工技术并非机械式。
相反，它们采用类似于集成电路批处理式的微制造技术。
今天很多产品都利用了MEMS技术，如微换热器、喷墨打印头、高清投影仪的微镜阵列、压力传感器以及红外探测器等。
MEMS技术可以用于制造压力传感器、惯性传感器、磁力传感器、温度传感器等微型传感器，这些传感器以及它们的部分信号处理电路都可以在只有几毫米或更小的芯片上实现。
与传统的传感器相比，MEMS传感器不仅体积更小、功耗更低，而且它们往往会比传统传感器更加准确、更加灵敏。
随着人们对海洋观测的需求不断增加和海洋观测技术的不断发展，MEMS技术也在逐渐进入海洋观测技术研究领域。
一、MEMS概念“他们告诉我一种小手指指甲大小的电动机。
他们告诉我，目前市场上有一种装置，通过它你可以在大头针头上写祷文。
但这也没什么；这是最原始的，只是我打算讨论方向上的暂停的一小步。
在其下是一个惊人的小世界。
公元2000年，当他们回顾当前阶段时，他们会想知道为何直到1960年，才有人开始认真地朝这个方向努力。
”——理查德·费曼，《底部仍然存在充足的空间》发表于1959年12月29日于加州理工大学（Caltech）举办的美国物理学会年会。
但我们可能会问：为什么要在这样一个微小尺上生成这些对象？MEMS器件可以完成许多宏观器件同样的任务，同时还有很多独特的优势。
这其中第一个以及最明显的一个优势就是小型化。
asic的设计流程
asic的设计流程ASIC（Application Specific Integrated Circuit）是指应用特定集成电路，其设计流程通常包括以下几个步骤：需求分析、架构设计、逻辑设计、物理设计、验证和测试等。
首先是需求分析阶段。
这一阶段的目标是明确ASIC的功能需求和性能指标。
设计团队与客户或项目发起人进行充分的沟通，了解客户的需求，并根据需求制定相应的规格说明书。
规格说明书包括ASIC 的功能、性能、接口、功耗等要求。
在需求分析阶段，还需要考虑ASIC的制造工艺和成本限制。
接下来是架构设计阶段。
在需求分析的基础上，设计团队开始制定ASIC的整体架构。
架构设计决定了ASIC的功能模块划分、模块之间的接口和通信方式等。
设计团队需要根据性能和功耗要求进行权衡，选择合适的架构方案，并进行详细的设计文档编写。
然后是逻辑设计阶段。
在逻辑设计阶段，设计团队根据架构设计的要求，将ASIC的功能模块进行详细的逻辑设计。
逻辑设计使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）来描述电路的逻辑功能和时序要求。
设计团队需要考虑电路的时序约束、时钟域划分、数据通路设计等问题，并进行逻辑仿真和优化。
物理设计阶段是将逻辑设计转化为物理电路布局的过程。
物理设计包括芯片的布局设计和布线设计。
布局设计决定了各个模块的位置和相互之间的关系，布线设计则将逻辑电路转化为实际的物理连线。
物理设计需要考虑芯片的面积、功耗、时钟分布等因素，并进行电磁兼容性分析和时序收敛等。
验证和测试是ASIC设计流程中非常重要的一步。
验证的目标是确保设计的正确性和功能的完整性。
验证过程包括功能验证、时序验证和电气验证等。
功能验证通过对设计的功能模块进行仿真和测试，验证其是否符合规格说明书的要求。
时序验证则是验证时序约束是否满足，以确保电路能够正常工作。
电气验证则是验证电路的电气特性，例如功耗、噪声等。
测试阶段主要是通过实际的芯片测试来验证设计的正确性和性能指标。
基于mems+asic的功能模块异构集成设计方法
基于mems+asic的功能模块异构集成设计方法标题：基于mems+asic的功能模块异构集成设计方法探讨一、引言在当今科技发展迅猛的时代，功能模块的异构集成设计方法成为了研究的热点之一，其中基于mems+asic的设计方法尤为引人关注。
本文将从深度和广度的角度对该设计方法进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章，以帮助读者更深入地理解这一话题。
二、mems+asic技术概述1. 什么是mems？Mems（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）是一种能够感知周围环境并能够进行相关控制的微米级、纳米级尺度的设备。
它们通常包括微型机械元件、传感器、执行器和微处理器，可在集成电路芯片上制造出来。
2. 什么是asic？Asic（Application-Specific Integrated Circuit，专用集成电路）是一种专门定制的集成电路，被用于特定的应用领域。
ASIC芯片中的电路和电子元件特别适用于某一特定应用而进行了设计与优化。
三、基于mems+asic的功能模块异构集成设计方法1. 设计思路基于mems+asic的功能模块异构集成设计方法，旨在将mems和asic两种技术进行结合，以实现更复杂的功能模块设计。
通过将mems技术的微型机械元件和传感器与asic技术的电子元件结合，可以实现更高效、更精准的功能模块。
2. 设计流程针对该设计方法，设计流程需要考虑mems和asic的集成，包括传感器和执行器的设计、模拟电路设计、数字电路设计、系统级集成等方面。
这种异构集成设计方法需要在不同领域的专业知识上取得平衡，确保各个功能模块的协同工作。
3. 设计挑战与传统单一技术设计相比，mems+asic的设计方法面临着更大的挑战。
不同技术之间的兼容性、集成电路设计的复杂性、功耗与性能的权衡等问题都需要得到有效的解决。
四、个人观点和理解基于mems+asic的功能模块异构集成设计方法，是当前微电子领域的前沿研究方向之一。
ASIC芯片设计流程探究及其开发实践
ASIC芯片设计流程探究及其开发实践ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）芯片是指按照特定应用需求设计和定制的硅片电路，也被称为定制集成电路。
ASIC芯片设计的目的是为了满足特定应用场景的需求，具有性能优异、功耗低、集成度高、可靠性强等特点。
ASIC芯片的设计流程和普通集成电路的设计流程相比，更加复杂和繁琐。
本文将从ASIC芯片设计的流程探究和开发实践出发，详细了解ASIC芯片设计的过程和实际应用。
一、 ASIC芯片设计流程探究ASIC芯片设计流程一般分为以下几个阶段：1. 需求分析：需求分析阶段主要是充分理解应用场景和需求，明确ASIC芯片的功能、性能、功耗、可靠性等指标。
在需求分析阶段，需要确保需求明确和完整，并建立好基本的开发规划。
2. 概念设计：概念设计阶段主要是根据需求建立ASIC芯片的形态和体系结构，并进行初步的仿真分析和评估。
在概念设计阶段，需要充分考虑芯片的结构图、电路原理图、逻辑设计等方面内容。
3. 逻辑设计：逻辑设计阶段主要是针对芯片的逻辑电路进行设计和优化，包括信号缓存、时序电路、控制器等。
在逻辑设计阶段，需要结合芯片结构进行仿真计算，并进行性能优化和需求调整。
4. 物理设计：物理设计阶段主要是根据逻辑电路图进行器件布局，包括栅极、源漏区域、金属线路等。
在物理设计阶段，需要根据制造工艺和特定应用场景进行微调和优化。
5. 验证测试：验证测试阶段主要是对ASIC芯片进行功能验证和性能测试，包括环境适应性测试、可靠性测试、温度测试等。
在验证测试阶段，需要充分考虑市场需求和投入产出比等方面内容。
6. 授权生产：授权生产阶段主要是将ASIC芯片的设计文件和制造工艺交给制造厂家进行批量生产。
在授权生产阶段，需要充分考虑品质控制和成本控制等方面问题。
二、ASIC芯片设计开发实践ASIC芯片的设计开发实践存在着以下几个难点：1. 设计周期长：ASIC芯片开发需要经历多个阶段复杂的设计过程，设计周期长、成本较高、风险较大。
可编程ASIC
4.2 静态RAM
静态RAM可编程技术的例子如图。这是XilinxSRAM配 置单元，由两个交叉耦合反相器组成并采用标准CMOS工艺。 该配置单元驱动芯片上其他晶体管门——开启传输晶体管或 传输门形成连接或者关闭它们使其断开。
优点在于设计者在开发原型时可重新使用芯片，并可用 ISP构建系统。缺点是需要给可编程ASIC持续提供电源，以 使可挥发性的SRAM保存连接信息。或者在每次运行系统时， 从永久性编程的存储器中载入配置数据。SRAM配置单元加 上SRAM单元所驱动的晶体管开关的尺寸也比用在反熔丝技 术中的可编程器件大。
4.3 EPROM和EEPROM工艺
Altera的MAX5000EPLD和xilinx的EPLD都将UV-擦除的 电可编程只读存储器(EPROM)单元用作其编程工艺。 Altera 的EPROM单元如图所示，该EPROM单元几乎和反熔丝一样 大小。
EPROM晶体管除了有另一个浮栅外，看上去就像普通的 MOS管。
4.1.1 金属-金属反熔丝
图示为金属-金属反熔丝。熔丝是钨、钛、硅的合金，其 体电阻率为500μΩcm。 与多晶-扩散反熔丝相比有两个优点。一个是金属反熔丝 直接到金属连线层。而多晶反熔丝连到连线层还需要额外的 空间，并产生附件的寄生电容。第二个优点是直接连到低电 阻金属层更容易用大的编程电流减小反熔丝电阻。
集成电路技术的现状和未来发展
集成电路技术的现状和未来发展集成电路技术是现代电子产业的重要支柱，随着电子科技的飞速发展，集成电路技术也不断进步和创新。
今天我们将探讨集成电路技术的现状和未来发展趋势，旨在对大家对电子产业更全面的认识。
一、集成电路技术的发展历程集成电路技术的历史可以追溯到二战后，当时保险丝和电子管等元器件是电路中必不可少的组成部分。
到了20世纪60年代，人们开始研究将多个功能组件集成在微型芯片上的技术，这就是集成电路技术的奠基。
1971年，英特尔公司推出了世界上第一款微处理器芯片4004，开启了计算机历史的新篇章。
此后，集成电路技术在数字电子领域得到了广泛应用，在音频、视频、通讯、控制等领域也大有作为。
二、集成电路技术的现状目前，集成电路技术的领域已经非常广泛，从简单的数字芯片到复杂的微处理器、FPGA等，基本涵盖了当今电子产品的所有组成部分。
其中，在数字领域，ASIC（专用集成电路）和PLD（可编程逻辑器件）技术成为市场的龙头，其进行了突破性的技术创新和研发，在提高性能和降低功耗、缩小芯片尺寸等方面取得了卓越成就。
而在模拟电子领域，CMOS、Bipolar和MOS三种工艺技术发展得比较平衡。
CMOS技术被广泛应用在数字信号处理和高精度模拟信号处理领域。
Bipolar技术主要应用于RF和高速的AD/DA 转换器等领域，MOS则主要应用于低功耗的电气化学、生物医学等领域。
三、集成电路技术的未来发展趋势1.多核技术随着计算机性能需求的增加，同时要满足抵御网络攻击、视频处理等复杂计算任务，多核技术将成为未来的趋势。
多核技术不仅能提高计算速度和运行效率，也可以减少系统耗能，从而能够实现系统的可持续发展。
2.高增长率在未来几年中，集成电路市场的增长率将会保持在不断加速的阶段。
主要是因为科技不断进步和互联网应用的普及，智能手机等终端产品的普及率也不断上升，从而提高了集成电路产品的需求量。
3.电源管理电子产品的电源管理一直是一个难题。
asic 芯片
asic 芯片ASIC芯片（Application-Specific Integrated Circuit）是一类专用集成电路芯片，也称为定制芯片。
相比于通用集成电路（如处理器、存储器等），ASIC芯片是根据特定的应用需求而设计的，因此能够提供更高的性能和更低的功耗。
ASIC芯片在各个领域都得到广泛应用，包括通信、计算机、工业控制、汽车、医疗等。
下面将从设计流程、应用案例和未来发展趋势三个方面来介绍ASIC芯片。
首先是ASIC芯片的设计流程。
ASIC芯片的设计是一个复杂的过程，通常分为前端设计和后端设计两个阶段。
前端设计主要包括功能设计、电路设计和逻辑验证。
功能设计是根据需求规格书确定芯片的功能模块和接口，并进行功能分析；电路设计则是根据功能要求，设计电路的结构和参数，如时钟、存储器、逻辑门等；逻辑验证是通过仿真和验证工具对设计进行全面测试，以确保功能的正确性。
后端设计主要包括物理设计、布局设计和版图设计。
物理设计是将逻辑电路映射到实际的物理器件，进行数电转换、时序优化等操作；布局设计则是确定各个电路模块的位置和相互连接方式；版图设计则是将布局设计结果转化为最终的芯片版图。
完成设计后，还需要进行流片和封装测试。
流片是指将版图发送给芯片制造企业，进行样片生产；封装测试则是将芯片封装为最终的芯片模块，并经过各种测试和验收，确保芯片的可靠性和稳定性。
其次是ASIC芯片的应用案例。
ASIC芯片广泛应用于各个领域，以下以通信和计算机领域为例介绍两个典型的应用案例。
在通信领域，ASIC芯片被广泛用于移动通信设备中，如手机、路由器和基站等。
它们能够提供高效的信号处理、数据传输和接口控制功能，满足不同通信标准和需求。
例如，LTE芯片可以实现高速无线数据传输，提供更快的网络连接速度；而基站芯片能够实现大规模的无线通信覆盖，提供更好的通信服务质量。
在计算机领域，ASIC芯片被广泛用于数据中心和云计算设备中。
它们能够提供高性能的计算、存储和网络功能，满足大规模数据处理和分析的需求。
asic芯片编程语言
ASIC芯片编程语言是一种专门用于编写ASIC芯片的程序的语言，它与普通的编程语言不同，因为它需要考虑到ASIC芯片的硬件特性和设计规则。
常见的ASIC芯片编程语言包括VHDL、Verilog、SystemVerilog等。
这些语言都有自己的特点和适用范围，需要根据具体的应用场景和需求来选择。
VHDL是一种硬件描述语言，它主要用于描述数字系统的结构和行为，适用于ASIC和FPGA 设计。
VHDL语法严谨、规范，易于阅读、编写和调试，适用于描述复杂数字系统的行为。
它适合于描述算法和逻辑电路，易于移植到不同的硬件平台上。
Verilog是一种面向结构的硬件描述语言，它主要用于描述数字系统的结构和功能，适用于ASIC和FPGA设计。
Verilog语法简洁、易学易用，适合于描述电路模块和系统级设计。
它支持并行执行和组合逻辑，适用于描述大规模数字系统的行为。
SystemVerilog是一种基于Verilog的验证和测试语言，它提供了更多的验证和测试功能，适用于ASIC和FPGA设计。
SystemVerilog支持异常处理、并发结构和并发验证方法，适用于描述复杂数字系统的行为和功能。
它还提供了许多用于验证的测试工具和测试框架，提高了设计的可靠性和可维护性。
除了以上三种语言外，还有一些其他的ASIC芯片编程语言，如C、C++等。
这些语言也可以用于ASIC芯片的设计，但它们需要考虑到硬件的特性和性能，需要进行一些特殊的优化和调整。
总之，ASIC芯片编程语言的选择需要考虑具体的应用场景和需求，不同的语言有不同的特点和适用范围。
在选择语言时，需要根据具体情况进行评估和选择，以获得最佳的设计效果和性能。
高级asic芯片综合
高级asic芯片综合ASIC芯片（Application-Specific Integrated Circuit，即专用集成电路）是一种按照特定应用需求设计和制造的定制化集成电路，可以完成特定的功能。
与通用集成电路不同，ASIC芯片在设计和制造过程中需要考虑特定应用的要求，因此具有高性能、低功耗和低成本等优势。
本文将详细介绍高级ASIC芯片的综合。
一、ASIC芯片综合的基本概念ASIC芯片的综合是指将高级硬件设计语言（HDL）描述的ASIC设计转化为实际的物理电路结构的过程。
综合过程中需要完成逻辑综合、优化、时序约束等多个步骤，最终生成包含门级电路、布线约束等信息的逻辑电路表述。
二、ASIC芯片综合的流程1. 逻辑综合：将HDL描述转化为逻辑电路表示，将每个模块的功能、输入输出关系等进行转化和组织。
2. 优化：对逻辑电路进行优化，包括资源利用率优化、功耗优化等。
通过逻辑优化可以减少芯片的面积、提高性能和降低功耗。
3. 时序约束：确定电路的时序约束，包括时钟分频、时钟延迟等。
时序约束对于电路的性能和可靠性都有重要影响。
4. 静态时序分析：对电路进行时序分析，判断是否满足时序约束要求，如果不满足则需要对电路进行调整。
5. 门级综合：将逻辑电路转化为只包含基本逻辑门的电路，生成门级电路表述。
6. 布局布线：设计电路的物理布局和布线，将门级电路转化为完整的电路结构。
7. 物理验证：对布局布线结果进行物理验证，判断布线结果是否满足电路的性能和可靠性要求。
8. 后仿真：对综合后的电路进行仿真验证，验证电路的功能和性能是否满足设计要求。
三、ASIC芯片综合的关键技术1. 优化技术：通过逻辑优化、综合算法等手段，提高电路的性能和资源利用率。
优化技术可以减少电路的面积、功耗等，提高芯片的性能。
2. 时序约束技术：通过合理设置时序约束，保证电路的性能和可靠性。
时序约束技术需要考虑电路的时钟、时钟分频、时钟延迟等因素，对电路的时序分析和时序优化具有重要作用。
MEMS陀螺仪传感器专用ASIC简介及设计
MEMS陀螺仪传感器专用ASIC简介及设计王浩（无锡华润上华科技有限公司设计服务中心，上海，200072）摘要：MEMS做为本世纪前沿技术，有着非常广阔的前景，越来越受到业界专注。
本文介绍了华润上华设计中心研发的3轴陀螺仪专用ASIC的相关设计方法和电路。
该电路主要由电荷放大器、相位检测器、积分电路、高性能模数转换器、温度感应器及直接数字综合电路等组成，其突出特点是高精度、低功耗、小面积，在满足不断增长的消费电子用MEMS陀螺仪市场需求方面处于世界前沿。
关键词：微电机系统；陀螺仪；模数转换器；电荷放大器；相位检测器；幅度检测器；同步检测器；温度传感器；直接数字综合MEMS Gyroscope Sensor ASIC Introduction and DesignWANG Hao（Design service center,CSMC technologies Corporation,Shanghai200072,China）Abstract:As advanced technology of this century,MEMS has a very broad prospect and is increasingly focused by the industry.This paper introduces the related design methods and circuits of the3-axis gyroscope-specific ASIC de-veloped by CSMC.The circuit is mainly composed of a charge amplifier,a phase detector,an integrating circuit,a high-performance analog-to-digital converter,a temperature sensor,and a DDS.Its outstanding features are high precision,low power consumption,and small area.This ASIC is at the forefront of the world in the market demand for consumer electronics.Key words:MEMS;Gyroscope;ADC;CA;PD;AMD;SD;TS;DDS1概述微机械MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统。
asic芯片设计流程
asic芯片设计流程ASIC芯片设计是一项复杂的工程，需要通过多个阶段来完成。
ASIC芯片，全称为Application Specific Integrated Circuit，即应用特定集成电路，是指根据特定应用需求进行定制设计的可编程电路集成电路。
相比普通的集成电路，ASIC芯片能够更好的满足特定应用的要求，具有更高的性能和更低的功耗。
下面我们将详细介绍ASIC芯片设计的流程。
第一阶段：需求分析在ASIC芯片设计的第一阶段，需要对所需要实现的功能及性能做详细的分析。
这包括对系统的平台架构、功能模块、算法、电路结构等方面进行全面的分析，以确定设计的方向和目标。
如果设计的目标不明确，将会给后续的工程带来较大的麻烦。
第二阶段：结构设计在结构设计阶段，需要根据需求分析的结果，选择适合的工艺流程，确定芯片的结构、布局、电路等。
这是将需求转化为可行设计所必须的前置工作。
通常，设计师会先画出芯片的逻辑框图，再进行分析优化，编写逻辑方程或各种预先设计的电路：1. 定义基本单元，比如逻辑门、寄存器、模拟模块等，将其组合成模块，构建芯片的逻辑结构。
2. 对空间、功耗、速度、可测试性等方面的设计参数进行分析与评估，根据设计需求，在逻辑结构中确定传输协议、数据结构和状态机等具体信息。
3. 对代码进行仿真和验证，并进行逻辑综合和优化，使电路的功能、面积、时钟频率和功耗得到协调。
第三阶段：逻辑设计在逻辑设计阶段，需要进一步将结构设计转化为可行电路设计。
首先，需要通过逻辑综合工具将设计代码转换为门级电路，并采用特定的约束条件进行时序分析。
之后，需要进行布局与布线，将电路进行布局，依据电路的连接实现电路图的布局；再通过布线工具对信号线进行引线与连接，将门级电路按照成本和条线长度进行布线，以实现尽可能高的速度和低功耗。
第四阶段：物理设计在物理设计阶段，需要保证整个芯片的顺利制造、测试和集成。
此时，需要根据实际条件进行芯片加工，防止产生芯片电路的不一致性和本质误差。
指向性硅麦克风
本发明公开了一种具有指向性的MEMSMlC （硅麦克风）。
包括：MEMS传感器与ASlC芯片，所述MEMS传感器与ASIC芯片放置于线路板上，MEMS传感器与ASIC 芯片及线路板之间通过导线实现电连接。
在线路板之上放置有带音孔的外壳2将MEMS传感器与ASIC芯片封装起来，在外壳1上有开孔，靠近外壳2放置在线路板上。
外壳与线路板由焊锡膏等与线路板密封相连。
外壳1的空腔4另一端与所述MEMS传感器底部与线路板之间的声音传递通道连接。
所有连接均密闭无声音泄露。
外壳1上的音孔3底部贴有带胶的阻尼网13,外壳2上的音孔12底部贴有带胶的阻尼网14,这两个阻尼网主要用于调节MEMS MIC （硅麦克风）的声学特性。
由此形成将由外壳1进音孔3传递进来的声音，由此通道送至MEMS传感器底部。
由外壳2上的音孔12传递进来的声音，传送至音腔7内（MEMS传感器上方），因为声音到达两个音孔的距离不同，所以声压与相位有差异，MEMS传感器在由上述两路有声压与相位差异的声音的共同作用下产生电信号输出，因此实现指向性。
采用此类设计，可以实现MEMS MIC （硅麦克风）的指向性特性。
∏56 9 工1、一种具有指向性的MEMSMlC （硅麦克风）。
包括：MEMS传感器与ASlC 芯片，所述MEMS传感器与ASIC芯片放置于线路板上，MEMS传感器与ASlC 芯片及线路板之间通过导线实现电连接。
在线路板之上放置有带音孔的外壳2将MEMS传感器与ASlC芯片封装起来，在外壳1上有开孔，靠近外壳2放置在线路板上。
外壳与线路板由焊锡膏等与线路板密封相连。
外壳1的空腔4 另一端与所述MEMS传感器底部与线路板之间的声音传递通道连接。
所有连接均密闭无声音泄露。
外壳1上的音孔3底部贴有带胶的阻尼网13,外壳2上的音孔12底部贴有带胶的阻尼网14,这两个阻尼网主要用于调节MEMS MIC （硅麦克风）的声学特性。
由此形成将由外壳1进音孔3传递进来的声音，由此通道送至MEMS传感器底部。
asic设计方法知识点
asic设计方法知识点ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）是根据特定应用需求进行设计的芯片。
它经过专门的设计和验证，以实现特定功能或任务。
本文将介绍ASIC设计方法的相关知识点，包括设计流程、设计方法和验证技术。
一、设计流程ASIC设计流程是按照一定的步骤进行的，主要包括需求分析、体系结构设计、逻辑设计、物理设计和验证。
下面将对这些步骤进行详细介绍。
1. 需求分析在需求分析阶段，设计人员需要明确ASIC的功能需求和性能指标。
他们与客户进行沟通，并根据客户所述需求进行详细分析。
在这个阶段，定义ASIC的输入输出接口和芯片的整体功能。
2. 体系结构设计体系结构设计是确定ASIC内部模块之间的关系和功能分配。
在这个阶段，设计人员将高层次的功能分解为多个模块，并定义它们之间的通信方式和数据交换。
还可以选择合适的处理器和外围设备。
3. 逻辑设计逻辑设计将体系结构设计的模块进行电路层次的设计。
在这个阶段，设计人员采用HDL（Hardware Description Language）编写硬件描述语言代码，然后进行逻辑综合和布局布线。
逻辑综合将HDL代码转化为逻辑网表，布局布线则将逻辑网表转化为物理布局。
4. 物理设计物理设计主要包括布局、布线和时序优化。
在设计布局时，需要确定各模块的相对位置和布局规则，以满足尺寸和性能要求。
布线阶段用于确定模块之间的互连路径，以及时序优化以确保设计的正确性和性能。
5. 验证验证是整个设计流程中非常重要的一步，确保ASIC设计满足规格要求。
验证可以包括功能仿真、时序仿真、形式验证和硬件验证等。
在验证阶段，设计人员需要使用专业的仿真和验证工具对设计进行验证，并解决可能出现的问题。
二、设计方法ASIC设计方法包括全定制设计、半定制设计和可编程逻辑设计。
下面将分别介绍这三种方法。
1. 全定制设计全定制设计是一种从零开始的设计方法，它提供了最大的灵活性和性能优化。
数字麦克风与模拟麦克风的区别
模拟和数字麦克风输出信号在设计中显然有不同的考虑因素。
本文要讨论将模拟和数字MEMS麦克风集成进系统设计时的差别和需要考虑的因素。
MEMS麦克风内部细节MEMS麦克风输出并不是直接来自MEMS换能单元。
换能器实质上是一个可变电容，并且具有特别高的兆欧级输出阻抗。
在麦克风封装中，换能器信号先被送往前置放大器，而这个放大器的首要功能是阻抗变换，当麦克风接进音频信号链时将输出阻抗降低到更合适的值。
麦克风的输出电路也是在这个前置放大电路中实现的。
对于模拟MEMS麦克风来说，图1所示的这种电路基本上是一个具有特殊输出阻抗的放大器。
在数字MEMS麦克风中，这个放大器与模数转换器(ADC)集成在一起，以脉冲密度调制(PDM)或I2S格式提供数字输出。
图1：典型的模拟MEMS麦克风框图。
图2是PDM输出MEMS麦克风的功能框图，图3是典型的I2S输出数字麦克风。
I2S麦克风包含PDM麦克风中的所有数字电路，还包含抽取滤波器和串口。
图2：典型的PDMMEMS麦克风框图图3：典型的I2SMEMS麦克风框图MEMS麦克风封装在半导体器件中比较独特，因为在封装中有一个洞，用于声学能量抵达换能单元。
在这个封装内部，MEMS麦克风换能器和模拟或数字ASIC绑定在一起，并安装在一个公共的叠层上。
然后在叠层上方又绑定一个盖子，用于封住换能器和ASIC。
这种叠层通常是一小块PCB，用于将IC出来的信号连接到麦克风封装外部的引脚上。
图4：模拟MEMS麦克风中的换能器和ASIC图5：数字MEMS麦克风中的换能器和ASIC图4和图5分别显示了模拟和数字MEMS麦克风的内部细节。
在这些图片中，你可以看到左边的换能器和右边的ASIC(在环氧树脂底下)，两者都安装在叠层上。
数字麦克风有额外的绑定线将来自ASIC 的电气信号连接到叠层。
模拟麦克风模拟MEMS麦克风的输出阻抗典型值为几百欧姆。
这个阻抗要高于运放通常具有的低输出阻抗，因此你需要了解紧随麦克风之后的信号链阻抗。
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纵使传感器厂商对ASIC（专用集成电路）要求变得更高，一些领先的ASIC供应商依然迎头赶上，推出可编程ASIC及其开发平台以加速产品上市。
Si-Ware和acam都推出可编程ASIC解决方案，满足MEMS传感器厂商的定制化需求，他们第一款ASIC产品分别面向高性能惯性传感器和压力传感器。
中国微纳技术俱乐部王懿/译
纵使传感器厂商对ASIC（专用集成电路）要求变得更高，一些领先的ASIC供应商依然迎头赶上，推出可编程ASIC及其开发平台以加速产品上市。
Si-Ware和acam都推出可编程ASIC解决方案，满足MEMS传感器厂商的定制化需求，他们第一款ASIC产品分别面向高性能惯性传感器和压力传感器。
对于高性能MEMS传感器，ASIC是非常重要的一部分，可占其成本的三分之一。
目前，MEMS 领域正朝着小型化、智能化方向发展：信号更微弱、器件更多功能、融合算法更复杂，因此ASIC越来越复杂、越来越昂贵！据Yole统计，2012年MEMS ASIC市场规模约为34亿美元。
然而，一些ASIC供应商嗅到新商机：市场需要一种解决方案来代替单纯的客户定制设计，以缩短开发时间和降低成本。
虽然标准的传感器ASIC可以满足一些常规应用，但是无法满足汽车级和工业级压力传感器的可编程需求——允许用户定制开发传感应用固件。
图1 MEMS传感器ASIC芯片的市场预测
Si-Ware提供可编程ASIC开发平台以加快惯性传感器研发
Si-Ware是一家无晶圆厂芯片设计公司，为高性能单轴惯性传感器提供可编程ASIC方案，用户可以对电容范围、驱动频率和输出参数做一些调整。
目前，Tronics为其高性能单轴陀螺仪选用Si-Ware可编程ASIC。
Si-Ware还提供一套可编程ASIC开发板（其中MEMS传感器芯片放在子板上）和PC软件，以帮助用户评估和展现MEMS传感器芯片特性，同样这也有助于评估和选用ASIC。
“这可以将MEMS传感器设计周期从12-18个月降低到6-9个月，” Si-Ware商务拓展副总裁Scott Smyser说道，“尽管这款ASIC是为高性能单轴传感器开发的，但是该开发板是一个通用的传感器平台，并已经帮助许多用户快速获得MEMS传感器芯片
信息，加速了ASIC研发工作。
用户产品包括2轴陀螺仪、6轴加速度计+陀螺仪组合传感器等。
我们负责ASIC设计、流片和测试工作，交给客户高质量芯片。
”
虽然MEMS传感器制造商正推动产业更快发展，但是他们也需要越来越复杂的设计。
“随着MEMS传感器芯片本身的量产工作已经改善很多，并且芯片尺寸逐步减小，成本也逐步降低，但是ASIC功能却越来越复杂。
” Scott Smyser指出，“ASIC厂商一定要集成更多功能，基本上可以向MCU看齐。
因此，我们现在把更多的精力投入到ASIC功能上，而不是给MEMS 器件建模。
”
在MEMS业务部分，Si-Ware最近推出了MEMS光谱仪芯片（1 x 1 cm2），该芯片可以实现在手持设备应用（如智能手机），目前Si-Ware已将该技术成功授权给日本滨松集团。
另外，时钟产品部门也宣布了最新消息：即将发布全硅CMOS振荡器。
acam为电容式传感器提供多功能可编程ASIC解决方案
同样提供ASIC开发平台和评估板的公司是acam——一家德国无晶圆厂ASIC供应商，然而其主营业务是非MEMS传感器的工业市场，为暖通空调系统和工厂控制系统提供压力、湿度、力、流程传感器的信号调理电路。
但是现在acam开始关注MEMS领域，为MEMS传感器厂商提供电容式MEMS传感器的ASIC芯片。
前2代ASIC用于商业化的中档压力传感器和湿度传感器，第3代ASIC已经在噪声方面做了改善，可用于高性能压力和惯性传感器。
当MEMS传感器芯片连接到ASIC评估板时，内置的前端信号调理电路通过8个电容通道提供原始数据。
固件上的48位DSP通常由外部微控制器来操作，如校正非线性、传感器融合功能、通过温湿度情况计算露点以控制空调系统。
用户也可以自己编写软件以实现其它功能，如特定的阈值应用或滤波器。
目前现有的解决方案可以帮助用户减少开发时间，降低成本，但是对于一些特定的应用，芯片过多的功能会占用较大的芯片面积，反而增加了成本。
因此，acam正在为用户考虑以提供精简的或定制的解决方案。
图2 acam公司的传感器评估板
“客户选择我们的主要原因是高分辨率、宽电容范围（从fF到nF），” acam美国区销售经理Ralf Emberger说道，“acam使用的技术不是…模拟-数字‟转换技术，而是…时间-数字‟转换技术，具有非常高的分辨率和低噪声，但是一些人并不熟悉。
”此外，acam还宣称具有在传
感器芯片上集成全CMOS IP核的能力。
“我几乎可以肯定，全球将采用更先进的集成方法将压力传感器与CMOS集成，可用于胎压监测系统。
”
大趋势仍然是满足更复杂的设计要求
总体来看，MEMS器件成本分为3部分：（1）MEMS芯片约占三分之一；（2）封装和测试约占三分之一；（3）ASIC及IC组件约占三分之一。
需要说明的是：简单的加速度计和麦克风ASIC约占成本15%，复杂的汽车级陀螺仪和MEMS振荡器ASIC约占34%。
ASIC价值很可能会增加，因为随着MEMS芯片缩小和信号减弱，对信号调理的要求越来越苛刻；另外MEMS传感器从单轴到多轴，从分立到组合，需要更多传感器校准和应用算法；还有其它新兴的MEMS器件也将需要复杂的ASIC，如微测辐射热计需要逐个像素控制，MEMS扬声器需要高压激活和闭环控制。
这些挑战意味着即使传统MEMS大厂也需要将一些复杂的ASIC设计业务外包，以节省人力成本。