我校成功研制国内首款石油勘探用MEMS加速度传感器伺服电路SOC芯片

湘大小编

我校金湘亮教授课题组在MEMS加速度传感器伺服电路信号处理芯片关键技术研发上取得突破性进展，在国内首次研制成功面向石油勘探MEMS加速度传感器伺服电路SOC芯片。
目前我国石油对外依赖度已超过 55%。由于地震勘探技术的发展，埋藏较浅、地质条件比较简单的油田大多已被发现，勘探目标转向埋藏较深、地质条件复杂的油田，这就要求增大勘探深度，其关键设备就是开发具有高灵敏度的石油勘探仪器。石油勘探的数字检波器芯片与系统目前国内都是从国外购买，设备费用昂贵。
我校于2011年参与承担了国家“十二五”重大专项05方向《MEMS加速度传感器规模化制造技术与数字检波器集成》中的关键技术之一MEMS加速度传感器伺服电路信号处理芯片技术的研发任务。微光电与系统集成实验室学术带头人金湘亮教授带领团队利用丰富的设计经验，在中国科学院地质与地球物理研究所项目团队的密切合作下，牺牲节假日休息，在短暂的一年半时间内，研究了高性能数字地震检波器的特征，建立了5阶数字闭环模型，特别是解决了高阶Σ-Δ系统稳定性问题，实现高动态范围；提出了一种自调整双极性电压源数模转换器的新结构、数字控制模拟信号的同步技术，开发了高性能电容/电压转换技术和复杂结构的Σ-Δ调制器技术；同时研制的SOC芯片集成多模式信号、过载恢复与控制、系统休眠与瞬时启动以及I2C通讯协议等功能。
该芯片在国际知名晶圆代工厂台湾旺宏流片，并经中国科学院地质与地球物理研究所MEMS实验室测试，测试结果表明芯片达到设计目标。其关键技术已经申请2项发明专利，申请1项集成电路布图设计登记证书；研究成果被Electronics Letters、IETE Journal of Research、固体电子学研究与进展、微电子学等国内外学术期刊接收或发表论文5篇，同时2篇论文在IEEE EIEE2012和IEEE SCET2012国际会议上做口头报告，得到了与会专家的高度肯定。
本项目是面向国家应用重要需求而开展的专项研究，该芯片的研制成功将替代国外进口产品，对提升国内装备制造水平和石油勘探行业的技术水平具有重要的社会和经济意义。

（来源：材料与光电物理学院）