導語：
在生物醫(yī)療、無人機定位和可穿戴設備等領域，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%的重復性誤差，為植入式醫(yī)療設備提供了革命性解決方案！
核心亮點：
創(chuàng)新結構設計：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致測量誤差較大。北京大學團隊通過設計帶凸臺的膜片結構，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能力。
帶凸臺的MEMS膜片
國產化工藝：TMAH濕法腐蝕技術
采用SOI晶圓與玻璃陽極鍵合工藝，結合TMAH（四甲基氫氧化銨）各向異性腐蝕技術，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。
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、顱內壓等關鍵生理參數范圍）；
重復性誤差：僅0.09%，長期穩(wěn)定性極佳；
低功耗：電容式傳感器設計功耗遠低于壓阻式傳感器。
SOI晶圓版圖
玻璃襯底版圖
全自主技術鏈
從MEMS傳感器設計、工藝制備到封裝測試，團隊實現全流程國產化，核心芯片采用國產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
應用前景
植入式醫(yī)療設備：實時監(jiān)測顱內壓、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下完成，發(fā)表于《遙測遙控》2025年第3期“智能傳感器技術專欄”。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，展現了我國在MEMS傳感器領域的前沿實力。
論文鏈接：
DOI：10.12347/j.ycyk.20250411001
