隨著諸如智能手機之類的消費電子產(chǎn)品和社會基礎設施監(jiān)控應用的市場不斷擴大，預計加速度計的需求將顯著增加。這種小型化且可大量生產(chǎn)的加速度計通常是由硅MEMS技術開發(fā)的，其中制造工藝已得到很好的確立。

在加速度計的設計中，在尺寸減小和噪聲減小之間要權衡取舍，因為由布朗噪聲占主導的機械噪聲與被稱為檢測質(zhì)量的移動電極的質(zhì)量成反比。此外，對于電容式加速度計，靈敏度通常與加速度計的尺寸成正比，因此在尺寸減小和靈敏度增加之間也要進行權衡。由于高分辨率加速度計要求低噪聲和高靈敏度性能，因此傳統(tǒng)的基于硅的MEMS加速度計很難檢測到1μG電平的輸入加速度。

圖1.擬議的MEMS結構示意圖（圖）

低噪聲，高靈敏度MEMS加速度計

由Tokyo Tech和NTT Advanced Technology Corporation組成的研究小組先前已經(jīng)提出了一種使用金材料將MEMS加速度計的證明質(zhì)量尺寸縮小至不到十分之一的方法。在這項工作中，作為這項成就的擴展，他們將多層金屬結構應用于檢測質(zhì)量和彈簧組件，并開發(fā)了一種低噪聲，高靈敏度的MEMS加速度計。

如圖1所示，他們通過使用多層金作為證明質(zhì)量結構來增加單位面積的質(zhì)量，從而降低了與證明質(zhì)量成反比的布朗噪聲。

此外，他們通過減少檢測質(zhì)量的翹曲來利用4毫米見方的芯片的整個面積，從而使他們能夠提高加速度計的電容靈敏度。圖2顯示了開發(fā)的MEMS加速度計的芯片照片和掃描電子顯微鏡圖像。

根據(jù)這些結果，與圖3所示的相同尺寸的傳統(tǒng)加速度計相比，開發(fā)的加速度計的靈敏度達到了一百倍或更高，噪聲達到了十分之一或更低。加速度計將有可能檢測到低至1μG的輸入加速度。該制造過程利用半導體微制造過程和電鍍，因此有可能在集成電路芯片上實現(xiàn)開發(fā)的MEMS結構。因此，所提出的技術對于提高用于通用的小型加速度計的分辨率將是有用的。

在所有物體上放置大量傳感器的時代

實現(xiàn)超緊湊和高分辨率的加速度計將是各種運動傳感應用中的突破。這種加速度計可應用于醫(yī)療技術，基礎設施監(jiān)控，超輕型機器人的高精度控制，移動車輛控制，無法使用GPS的地方的導航系統(tǒng)以及需要超低加速度感測的空間環(huán)境測量。

在不久的將來，將出現(xiàn)在所有物體上放置大量傳感器的時代，在這種情況下，將高分辨率加速度計小型化將非常重要，因為加速度計技術是運動感測的基礎。