МЭМС датчик давления с реконфигурируемой интегральной схемой

В данной работе с помощью методики синтеза, основанной на методе системного моделирования, был разработан МЭМС-датчик давления с реконфигурируемой интегральной схемой и верхними пределами измерений от 10 кПа до 100 МПа. Преимущества данной методики заключаются в возможностях быстрого прототипирования и контроля параметров на всех этапах разработки, что снижает себестоимость разработки и изготовления устройства. На предварительно легированной примесью p-типа КНИ-пластине был изготовлен набор тензорезистивных чувствительных элементов с разной чувствительностью к давлению. Оптимальные параметры чувствительных элементов были получены по комплексному критерию оптимизации с помощью моделирования на системном уровне и уточнены с помощью метода конечных элементов. Требования к реконфигурации интегральной схемы были получены путем моделирования технологических отклонений. Реконфигурируемая интегральная схема была выполнена по технологии КНИ с проектной нормой 180 нм. Интегральная схема представляет собой единое схемотехническое решение, позволяющее проводить подстройку рабочей точки датчика, измерение температуры, генерирование тактового сигнала для цифровой части схемы и цифровую обработку полезного сигнала. Синтез интегральной схемы проводился с помощью системного и схемотехнического моделирования. Верификация алгоритмов цифровой обработки сигналов проводилась с помощью прототипирования на ПЛИС. Для образцов с верхними пределами измерений 100 кПа и 1 МПа были проведены экспериментальные исследования, показавшие, что разработанный датчик давления на основе микросборки позволяет достичь основной ошибки не более 0,06%.