基于专家系统技术的MEMS虚拟工艺库

虚拟工艺是MEMS器件计算机辅助设计中对工艺过程仿真的部分,根据版图设计、层定义和工艺文件来生成器件模型,并进行三维模型显示.本文在虚拟工艺库中引入了专家系统的技术,将已有的工艺知识分别描述成专家系统知识库中的规则,推理机部分与知识库分离,使系统有较好的可扩充性.本文给出了一个剖面图的实例,证明其可行性.     

MEMS设计系统中部件库的定义、描述与原型系统的实现

针对MEMS设计中设计重用、机械性能评测等问题,提出了包括工艺模型、三维形状以及动态规律等重要信息的部件库系统。文中首先描述了MEMS设计系统中部件及部件库的定义和内容,并根据MEMS器件设计的特点,设计了易于重用管理的部件之间的层次结构关系;接着用面向对象的方法描述了部件库内容,并举出了从部件库出发自底向上设计虚拟微泵的形式化描述的例子,验证了部件库设计的可行性;最后,建立了具备查询、插入和更新等操作功能的面向对象的存储库,该存储库能够和MEMS设计系统[1]的其它模块建立连接关系。     

微电子机械虚拟设计系统研究

本文提出了基于虚拟现实技术的MEMS虚拟设计系统，给出了MEMS计算机辅助设计系统 的解决方案．通过这套MEMS虚拟设计系统，设计人员可以观察并评测其设计的外观和功能， 使得在实际MEMS器件制作工艺之前，就能获得大量的器件运行数据和修正信息，提高MEMS器 件设计制作的效率，缩短开发周期.     

电容式微加速度计的研制

以一个电容式微加速度计为设计实例来介绍了基于IP库MEMS设计的流程,其中主要包括四个部分:原理分析,结构设计,工艺流程和版图设计,封装及电路测试。首先根据需求设计出加速度计的基本结构;然后对该结构进行工艺流程和版图的设计;并利用虚拟工艺来进行仿真和可加工性验证;得到的三维结构通过接口导出到FEM中进行数值分析;接着将数值分析的结果进行基于FEM的运动学建模;求解得到的运动规律,以宏模型的形式存入IP库中;与此同时,利用虚拟运行进行可视化行为级的仿真。     

针对不同类型热敏MEMS器件的高性能前置放大器设计

针对不同应用的热敏MEMS器件的界面电路设计高性能放大器,提出建立与CMOS工艺兼容的热敏MEMS器件前置放大器的IP库的概念。通过提取相关热敏器件的典型参数,设计低功耗、低噪声且分别符合精度和速度等特殊要求的前置放大器,对3种不同结构的放大器进行分析研究,并利用Cadence软件,基于CSMC 0.5μm标准CMOS工艺库进行设计仿真。仿真结果表明:3种不同结构的放大器可以用于相应性能要求的热敏MEMS器件中。     

基于SABER平台的MEMS系统级模型研究

多端口组件网络方法是一种新的系统级统一建模方法,通过该方法形成的多端口三维组建库可以实现MEMS器件的快速设计与仿真.利用该方法,在SABER仿真平台上搭建了MEMS固态引信核心子系统的系统级行为模型,并进行了一系列的仿真分析,包括小信号频域仿真,时域仿真.以及灵敏度仿真,其结果接近于有限元分析结果.采用多端口组件网络方法进行MEMS器件的设计可以满足设计要求,保证精度,提高设计效率.     

MEMS降阶宏模型仿真平台研究

随着MEMS系统级设计成为研究的热点,MEMS系统级CAD的开发日益重要.论文介绍了一种基于降阶宏模型MEMS系统级仿真平台,通过有限元方法提取MEMS器件几何物理数据.建立MEMS器件有限元模型.利用Krylov子空间算法缩聚自由度建立宏模型,通过系统级仿真平台对此进行系统级仿真. 整个流程通过VC++编译器调用ANSYS、嵌入封装的算法动态链接库、集成SIMULINK系统仿真器完成.并用双端固支梁实例对所有模块加以验证,仿真结果准确,计算效率较高.     

MEMS 器件IP 库及系统应

针对目前MEMS设计方法中系统分析不完善的现状,提出了将IP库单元应用于系统分析的方法.本文描述了已建立的MEMS微传感器件IP库单元的原型及库单元的结构和关键参数.以梳状微机械谐振器为例,使用SPICE语言调用已建立的IP库单元进行模拟分析,实现了MEMS器件和电路的系统模拟.     

一种可支持任意流程的MEMS设计工具

当前MEMS CAD软件中可以支持的设计流程比较固定和单一,已不能完全满足由MEMS器件种类日益增多所带来的设计新需求.论文提出了一种可支持任意流程的MEMS设计方法,并基于此建立了设计工具原型系统.该方法采用通用的系统级、器件级和工艺级的三级架构,但以网表、标准格式的实体模型和版图文件分别作为这三个级别设计数据的出入口.设计了相应的信息提取算法及程序,实现了任意两个级别之间的数据自动传递,从而可以支持在该架构下的全部六种设计流程.尤其是由系统级到器件三维实体再到工艺版图的设计流程为国际上率先实现,其从功能逐步综合到器件结构,可有效减少设计的迭代次数.设计实例表明,基于该工具可以针对不同的MEMS器件选择最优的设计路线,显著提高了MEMS的设计效率.     

MEMS器件的计算机辅助设计方法和仿真研究

MEMS技术的进一步发展依赖于MEMS器件计算机辅助设计的发展和水平的提高。系统级仿真和多能量场耦合是MEMS器件计算机辅助设计的核心环节。提出了一种MEMS器件设计的参考方法,并对系统级仿真这一难点做了深入阐述。     

Yield analysis via induction of process statistics into the design of MEMS and other microsystems

This paper presents an emerging theory on the effects of unavoidable process variations during the fabrication of MEMS and other microsystems. The effects of parametric variations on device performance and design yield of the microsystems devices are analyzed and presented. A novel methodology in the design cycle of MEMS and other microsystems is introduced. The methodology is based on the concept of worst-case analysis having colossal advantages to offer. This paper describes some steps of this methodology with elaborated results. Also described in this paper is how each step contributes to counteract the effects produced by the parametric variations in the product cycle of microsystems.     

基于多目标遗传算法的Σ-ΔMEMS加速度计优化设计

针对单目标遗传算法设计优化高阶Σ-Δ微机电系统(Σ-ΔMEMS)加速度计时易出现的稳定性问题,提出了基于多目标遗传算法的MEMS加速度计环路滤波器优化设计方法.对三阶非限定性Σ-ΔMEMS加速度计系统,采用多目标遗传算法,将∞—范数和信噪比作为设计目标对其环路滤波器参数进行优化设计.结果表明:相比只针对信噪比进行优化的传统单目标遗传算法,多目标遗传算法在确保高信噪比的同时,提高了系统的相位裕度,使得最大稳定输入信号范围增幅超过1倍,增强了系统对MEMS敏感元件工艺误差的鲁棒性.     

微机械的虚拟现实系统体系结构

微电子机械系统与虚拟现实技术都是最新的技术生长点；将此两项技术结合，建立起微机械的虚拟现实系统，无论是对虚拟现实技术的应用，还是对微电子微机械系统的发展都具有巨大的意义。本文将ＶＲ技术引入ＭＥＭＳ，给出了微机械的虚拟现实系统体系结构，并在此体系基础上提出了微机械操作的多种控制方式。     

用于系统级仿真的MEMS器件宏模型研究现状

微机电系统(MEMS)的未来在于有稳定数量且不断壮大的新型产品能成功地转化为商品,这关键在于将计算机引入到MEMS设计、制造全过程。阐述了MEMS CAD的复杂性和困难。对MEMS CAD的分层设计思想作了简要介绍,着重对现有的MEMS器件宏模型的建模方法和模型的描述与其国内外研究现状与发展方向进行介绍和总结,认为宏模型研究的重点将是器件非线性特性的有效表达和建模过程自动化的计算机实现,并对今后的研究发展提出一些建议。     

Rapid digital system prototyping: current practice, futurechallenges

A top-down methodology that emphasizes modular, upgradable designs solves some problems with the current design process for application-specific signal processors. Virtual prototyping, model year architectures, and reuse-based design form the pillars of this new approach, which promises to raise industrial design productivity and competitiveness     

MEMS的设计方法与系统模拟

随着MEMS产业重点从单个的MEMS器件向MEMS系统产品的转移 ,MEMS系统级模拟变得日益重要 .文中主要介绍了MEMS系统的一些结构化、标准化的设计方法以及MEMS系统建模与模拟的分级 ,重点阐述了MEMS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     

The effects of movement of attractors and pictorial content of rewards on users' behaviour in virtual environments: an empirical study in the framework of perceptual opportunities

Technological developments in Virtual Reality (VR) appear to outpace progress in design methodology of VR. The theory of Perceptual Opportunities (POs) has previously been proposed as a basis of such a design methodology (Blade and Padgett, 2002). This paper presents the first empirical study investigating the effect of representation of POs on users' behaviour in Virtual Environments (VEs). The current study has a methodological focus, using POs as a framework and desktop VR as a experimental environment. The application of an experimental paradigm is illustrated with two experiments. Evidence was found for an effect of movement type on choice of objects in a simple VE. Implications for VE design and the methodology of empirical research in the framework of POs are discussed.     

An extraction-based verification methodology for MEMS

Micromachining techniques are being increasingly used to develop miniaturized sensor and actuator systems. These system designs tend to be captured as layout, requiring extraction of the equivalent microelectromechanical circuit as a necessary step for design verification. This paper presents an extraction methodology to (re-)construct a circuit schematic representation from the layout, enabling the designer to use microelectromechanical circuit simulators to verify the functional behavior of the layout. This methodology uses a canonical representation of the given layout on which feature-based and graph-based recognition algorithms are applied to generate the equivalent extracted schematic. Extraction can be performed to either the atomic level or the functional level representation of the reconstructed circuit. The choice of level in hierarchy is governed by the trade off between simulation time and simulation accuracy of the extracted circuit. The combination of the MEMS layout extraction and lumped-parameter circuit simulation provides MEMS designers with VLSI-like tools enabling faster design cycles, and improved design productivity     

基于WLAN的陀螺综合虚拟测试系统设计和实现

针对陀螺测试和工程应用需求,设计和实现了陀螺综合测试系统。规划了设计方案;系统采用标准转台提供角速度信号,光纤陀螺作检测标准,待测陀螺为微机械陀螺;对标度因数、非线性度、最大角速度、零偏等部分常用技术参数的测试及计算方法做了分析,用辨识法对陀螺的系统模型进行了建模;采用虚拟仪器技术实现了对两路陀螺的同时数据采集、处理,数据和波形显示及数据存储等测试功能;采用了巴特沃斯低通滤波器和滑动平均滤波器相结合对采集的陀螺信号进行滤波;还实现了对实验现场的图像采集,在无线局域网(WLAN)内实现了数据共享和打印等实验功能。经实验验证,被测陀螺的技术参数检测数据能够反映实际效果,系统达到了设计要求。