基于先进CMOS工艺的PLL硬IP开发.doc

SOI硅压阻式压力传感器 一、项目概述 硅压阻式压力传感器在民用及国防中得到了广泛的应用，国内已有专门从事压力传感器生产的企业，创造出了突出的业绩。在传感器的性能及价格方面，目前国内能够生产的压力传感器主要属低端和中端产品，生产数量很多，经济效益不明显。经过近十年的研究，现已突破了高端产品的技术瓶颈，研制出了高性能的压力传感器。该传感器采用压阻式工作原理，用SOI材料制作压力敏感元件，采用半导体平面工艺制作芯片，然后对敏感元件进行微加工技术与封装，制作出压力传感器。该传感器具有高精度、高稳定、耐高温、耐恶劣等特点，产品性能及可靠性均可达到了国外同类产品水平。 二、应用范围 （1）在汽车领域，该传感器技术可直接用于生产汽车进气歧管压力传感器，替代进口压力传感器芯片；还可用做汽车ESP系统及刹车系统的油压传感器，解决目前普遍采用充油压力芯体在动态油压作用下引线断裂问题； （2）在气象领域，该传感器可直接由于探空仪中，用于测量大气高度，提高探测精度； （3）在工业领域，该传感器可用于OEM充油压力传感器的生产，替代现有的压力传感器封装芯，使传感器的稳定性及可靠性得到明显提升 （4）在石油测井方面，可以替代现有的进口高温压力传感器，满足井下高温、高精度、耐腐蚀的要求。 三、技术优势 SOI硅压阻式压力传感器的敏感元件采用介质隔离，没有PN结，克服了PN结随着温度升高，漏电流增大，性能变差甚至失效的问题，具有突出的耐高温能力和稳定性。通过多年的研究，现已掌握了高精度、高稳定、耐高温的压力敏感元件设计与制作关键技术，形成了一套完整的加工工艺；在传感器的封装上，取得了重大突破，解决了10MPa一下的绝压、表压传感器的隔离封装问题，实现了无油介质隔离封装，这种封装方式可以解决压力传感器的低成本、高性能要求，同时能够满足频繁脉动压力变化的长期测量需要，制作的传感器能够满足汽车刹车系统和ESP系统的高可靠要求。根据工业领域的高精度、高可靠、低漂移的要求，在芯片设计、芯片封装结构设计、芯片与传感器基座的封装工艺上都进行了专门研究，研制的压力传感器芯体能够满足目前国内工业用压力变送器充油芯体的制作要求，性能能够得到明显改善。 四、技术水平 该技术成果基于两项863计划的支持（2000A类，2001年B类），通过了科技部863专家组的验收，达到了国际先进水平。该项目在2002年还得到了军工科研支持，2007年通过了课题鉴定。此后项目组在2009年的得到了中国气象局气象专项科研的支持，目前正在开展在气象方面的应用研究。该项目的研究成果在传感器的芯片设计与加工，传感器的封装与补偿方面都取得了重要成果，产品的成熟度好，部分产品在民用与军工方面已得到了推广应用。该传感器在精度、稳定性、封装结构与工艺等方面达均到了国际同类产品先进水平，在国内处于领先地位。 五、项目所处阶段 该项目已完成了样品试制，样品满足技术指标要求。传感器芯片前道工艺可以在代工厂进行，生产单位主要开展芯片微加工、分离，传感器封装测试及补偿等工作，全部生产工艺符合批量化制造要求，开展本传感器生产工作可以分为以下几个阶段： 建设阶段1年：建设年产50万只压力传感器的生产线，包括双面光刻、硅片刻蚀、键合、测试划片、电装、传感器装配、老化、传感器测试与温漂补偿等工序。购买、安装、调试设备，建设厂房，1000级净化厂房50m2，10000级净化厂房150m2，普通厂房1500 m2。 产品试制阶段6个月：进行芯片代工试制及产品试制。 六、市场状况及市场预测 （1）汽车领域 汽车进气歧管压力传感器需求量为每年1000万只以上，进口产品每只售价约为65元，国内主要依赖进口。国内气管压力传感器的生产厂家由于没有可满足要求的压力传感器芯片，主要购买NOVAR的廉价塑封压力传感器进行组装，由于可靠性差，不能通过汽车级认证，产品主要通过配件渠道，供应给非正品供应商。采用本项技术，可以使传感器满足汽车配套要求，替代进口；按每只售价50元计算，每只产品的净利润约在15元，每年产值可达数亿。汽车ESP系统及刹车系统的油压传感器，每年的需求在500万只以上，目前国内生产厂家还没有解决在动态油压作用下引线断裂问题，因而没有合格供应厂家。刹车系统的油压传感器每只售价约在150元，按国内配套每只产品90元计算，只产品的净利润约在30元，每年产值也可达数亿。 气象领域 该传感器可直接由于探空仪中，用于测量大气高度。目前气象压力传感器的精度约为1KPa，本产品可达200 Pa，每年的需求在20万只，每只售价约为50元，利润在400万元。 （3）工业领域 目前工业用压力传感器及变送器的OEM充油芯体，主要采用进口的传感器芯片，芯片与基座的装配技术不过关，限制了传感器的精度及稳定性，本项目产品可替代现有的压力传感器封装芯体，使传感器的