MEMS 建模--从设计到制造

MEMS 建模--从设计到制造
MEMS 建模 --从设计到制造

作者：
飞思卡尔半导体公司 Margaret Kniffin, Todd Miller 德国开姆尼茨工业大学 Jan Mehner 日期：2009 年 9
月 21 日）


微电子机械系统 (MEMS) 将很快成为智能系统设计和构造不可或缺的部分。这些器件缩短了物理世界和
电子世界之间的差距，它们用于众多应用，涉及各种细分市场。在众多细分市场中，价格降低、准确度要
求提高和快速面市需求将对设计和制造性能提出新的约束条件。企业要获得成功必须找到新的方法来应对
这些挑战。


这种产品的日益增加的复杂性需要设计流程允许工程师在构造实际硅片之前模拟整个制造分布、所有环境
和操作条件的整个多模系统。这使工程师能够快速、积极地优化设计，以便最大限度地提高系统准确性和
可靠性，同时最大限度地减少流程变化和其他无法预见的相互作用而引起的输出损失。


用于协同模拟的精确的统计转换器模型及其相关信号处理和控制安全对于建立面向智能系统的强大设计流
程是必需的。转换器模型生成可能是时间密集型任务，特别是对于具有独特几何属性的新型结构或带有很
难在分析方程式中发现的二阶影响的运动方程式。模型降阶 (MOR) 领域的进展专门应对这些挑战 [1-2]。


过去，MEMS 组件的机电行为一直采用传统的有限元素和边界元素方法进行分析。商用三维解算器允许非
常准确、非常详细地模拟 MEMS 转换器的物理行为，因此它们倾向于成为 MEMS 组件设计师选用的工
具。然而，这种模拟极其耗时，对于运行耦合场分析方面的功能仍然有限，不轻易允许与接口电子设备协
同模拟，因此，它们在实现整个系统的优化和特性化方面几乎不起作用。


常用方法是生成一个 MEMS 元素库，这些 MEMS 元素可被组装，构建一个 MEMS 器件的示意图 [3]。这
些子元素可能源自于理论、试