1、01020405050606080910111313141617北 京 未 来 芯 片 技 术 高 精 尖 创 新 中 心1 概述1.1概念1.2意义1.3本质特征1.4白皮书内容简介2 要素 2.1架构2.2微电子2.3MEMS2.4光电子2.5算法与软件3 技术 3.1设计技术3.2集成技术3.3测试技术3.4传感技术智能微系统技术白皮书目 录3.5处理技术3.6通讯技术3.7执行技术3.8供能技术4 应用4.1航空航天领域4.2医疗健康领域4.3汽车电子领域4.4消费电子领域4.5物联网领域 5 展望5.1技术发展趋势5.2技术发展建议参考文献索引18202223252528323436

2、3737384042北 京 未 来 芯 片 技 术 高 精 尖 创 新 中 心智能微系统技术白皮书目 录北京未来芯片技术高精尖创新中心成立于 2015 年 10 月，是北京市教委首批认定的“北京高等学校高精尖创新中心”之一。中心充分发挥清华大学的学科、科研和人才优势，联合校内多个院系资源，组建了微系统、微电子、光电子、类脑计算、基础前沿、综合应用六个分中心以及微纳技术支撑平台。中心主任由清华大学副校长尤政院士担任。中心以服务国家创新驱动发展战略和北京市全国科技创新中心建设为出发点，致力于打造国家高层次人才梯队、全球开放型微纳技术支撑平台，聚焦具有颠覆性创新的关键器件、芯片及微系统技术，推动未来

3、芯片产业实现跨越式发展。中心介绍北 京 未 来 芯 片 技 术 高 精 尖 创 新 中 心1随着人工智能（Artificial Intelligence，AI） 、大数据、物联网、下一代移动通讯等新技术的兴起，当前及未来的很长一段时间内，信息技术的发展将持续呈现微型化、集成化、智能化的趋势。从信息技术发展的历程来看，作为 20 世纪最重要的发明之一，基于微电子学的集成电路（Integrated Circuit，IC） 技术一直遵循摩尔定律 （Moore s Law） 描述的路径发展， 当前 IC 芯片的先进工艺节点已经进入 5-7纳米（nm）并逐渐趋缓， 但是并不会停下脚步。在市场需求和技术创

4、新的双重驱动下， 摩尔定律还会延续，而且已经开始“超越摩尔（Beyond Moore s Law） ” 。“超越摩尔”的发展维度主要有二 ： 一是深化摩尔定律（More Moore） ，即特征尺寸继续缩小并从平面向立体化推进，IC 芯片将发展成为系统级芯片（也称片上系统，System on Chip，SoC） ； 二是增强摩尔定律（More than Moore） ，即微电子与其他领域相结合产生新的技术门类微系统技术，如图 1-1 所示。微系统是微电子、微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System, MEMS） 、光电子等技术的有机结合，具有微型化与系统化特征。微

5、系统通过先进集成手段实现微型化，在系统层次上产生新的功能，并使得系统的功能密度大幅提高。概述12在此基础上，微系统与智能科技深度交叉融合，智能微系统这一颠覆性技术应运而生。智能微系统的五大要素包括 ： 架构、微电子、MEMS、光电子、算法与软件。其中，智能微系统架构统领微电子、MEMS、光电子三大基础性技术，算法与软件则可脱离传统的高性能运算单元和存储单元，紧邻 MEMS芯片、IC 芯片、光电子器件，赋予硬件“灵魂和思想” ，各要素相互支撑共同实现微系统的智能化。相较传统 SoC 芯片、MEMS 组件、光电子模块或集成微系统，智能微系统在内涵与外延上都有质的飞跃，不局限于高性能、超精密、灵巧化

6、等特点。1.1 概念在世界范围内，学术界和产业界对智能微系统尚未有统一、公认的严格定义。本文认为，智能微系统在一般意义上是指以微型化、系统化、智能化的理论为指导，在物质域、信息域、能量域等层级，采用新的架构思想与设计方法，通过三维 / 异质 / 异构集成等先进制造手段，形成特征尺度为微纳米量级，具备信息的获取、处理、通讯、执行以及能源供给等多种功能，并可独立智能化工作的微型化系统装置，也可称为智能微系统单元或智能微系统节点。在广义上，智能微系统也可认为是由多个相同或不同的上述单元按照特定的需求、 功能、 用途所组成的网络化系统， 或者与其他仪器、 设备、 系统所组成的智能微系统装备。智能微系统