指叉擴展型CMOS MEMS壓力感測系統

本作品使用互補式金氧半導體微機電系統(CMOS-MEMS)製作平台完成將感測元件與讀取電路整合設計於單晶片上，做為無線顱內壓力感測系統植入的裝置。無線顱內壓力感測系統包含接收端(Reader)與傳輸端(Transponder)，前者提供能量並且進行資料的讀取；後者將被植入於腦內偵測顱內壓力並於接受能量後傳輸資料，本研究之 MEMS 電容式感測器與電容數位轉換器(Capacitance to Digital Converter, CDC)整合於單一晶片，植入腦部測得顱內壓力資訊並於數位化後以無線傳輸至接收器後做後端處理。

在同樣的面積下，本作品採用3D的架構來增加電容的靈敏度，相比於原本傳統的電容可以有效縮小面積。同時我們針對腦壓訊號進行分析，評估腦壓在常態下所處的壓力值通常落在較小壓力範圍，因此我們根據此一特性採用了旁路切換邏輯控制，以減少類比數位轉換器之功率消耗。

Jyun-Jie Yang, Gordon Tsai, and Tsung-Heng Tsai, “A 53.36 pF/MPa CMOS-MEMS pressure sensor with compact size and integrated digital readout,” The 33rd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), Jan. 18-22, 2020, Vancouver, Canada.