《TDKInvenSense惯性测量单元（IMU）IAM-20685产品分析》

原创 MEMS 2024-03-17 00:01

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Product Analysis of TDK InvenSense’s Inertial Measurement Unit (IMU) IAM-20685

TDK集团旗下子公司应美盛（InvenSense）是全球领先的MEMS传感器平台解决方案提供商，成立于2003年，总部位于美国加利福尼亚州圣何塞，并在波士顿、中国及台湾、韩国、日本、法国、加拿大、斯洛伐克和意大利设有办事处。InvenSense曾于2011年11月在美国纽交所上市，后于2016年12月被TDK以13亿美元收购，并于2017年成为TDK MEMS传感器业务集团的一部分。2018年2月，Chirp Microsystems通过被TDK收购而加入InvenSense。

InvenSense研发的Nasiri制造工艺平台是一项具有成本效益的CMOS-MEMS集成方法，能够开发出兼具小尺寸、低成本与高性能的MEMS产品，可生产加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风、磁力计、超声波传感器、射频（RF）开关等。InvenSense目前专注于三个细分市场：汽车、工业设备和能源、信息和通信技术（ICT），提供运动、声音和超声波的集成式传感解决方案。InvenSense的解决方案将MEMS传感器与专有的算法和固件结合在一起，智能地处理、合成和校准传感器的输出，从而最大限度地提高性能和精度。

据麦姆斯咨询介绍，IAM-20685是一款符合ISO 26262 ASIL B标准的车规级6轴MEMS惯性测量单元（IMU），利用InvenSense专有的CMOS-MEMS技术单芯片集成3轴加速度计和3轴陀螺仪，提供非常小但性能高的低成本封装，具有片上16位ADC、可编程数字滤波器、嵌入式温度传感器，并通过支持10000g冲击可靠性来保证高鲁棒性。该IMU应用领域包括汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）、自动驾驶、惯性导航、航位推算等。

IAM-20685典型特征：

● MEMS陀螺仪的可编程满量程范围最大至300°/s

● MEMS加速度计的可编程满量程范围为±16g、±32g、±65g

● 通过AEC-Q100 Grade 2（-40℃至105℃）可靠性标准认证

● 陀螺仪噪声最大值为0.1°/s rms（@60Hz Filter）

● 10 MHz SPl接口输出加速度和角速度数据

● 24-pin DQFN封装，尺寸为4.5mm x 4.5mm x 1.1mm

本报告针对这款汽车级MEMS IMU：IAM-20685进行物理分析，包括器件拆解、芯片剖析及材料分析等，并与其系列产品IAM-20685HP进行对比分析，然后推测分析出MEMS芯片制造工艺和器件封装工艺。最后，我们还检索并分析了产品的专利情况。具体内容如下：

1. 首先对IAM-20685封装进行拍照及分析，器件封装形式为小型24引脚DQFN。然后将器件进行机械开盖和化学去胶，取出其中的CMOS-MEMS集成芯片进行结构剖析和材料分析，包括ASIC电路层、MEMS结构层、MEMS盖帽层、晶圆级键合等，并分别提供MEMS加速度计和MEMS陀螺仪三轴感测结构及驱动结构的局部特写及特征尺寸。

TDK InvenSense汽车级MEMS IMU IAM-20685剖面分析

TDK InvenSense汽车级MEMS IMU IAM-20685中的ASIC照片

2. 该CMOS-MEMS集成芯片采用2次晶圆级键合工艺，中间层SiO2的阳极键合和AlGe共晶键合。MEMS盖帽层包括运动腔室和锚点；MEMS加速度计结构层包括面内运动的X/Y轴感测梳齿电极、面外运动的Z轴感测质量块，同时包括模拟空气阻力的电阻尼梳齿结构；MEMS陀螺仪结构层包括面外运动的X/Y轴感测梳齿电极、面内运动的Z轴感测梳齿电极，以及相应的驱动梳齿电极；该芯片衬底层为硅材料。本报告给出CMOS-MEMS集成芯片的结构示意图，并以推测出MEMS制造工艺流程。

TDK InvenSense汽车级MEMS IMU IAM-20685中MEMS陀螺仪Y轴照片

TDK InvenSense汽车级MEMS IMU IAM-20685中MEMS加速度计Z轴照片

3. 对IAM-20685和同系列产品IAM-20685HP进行对比分析，包括封装形式、集成方式、MEMS结构等方面，从而让大家了解高性能版本IAM-20685HP的优势之处。

TDK InvenSense汽车级MEMS IMU IAM-20685HP外观

4. 针对上述IAM-20685拆解与分析内容进行相关专利检索与分析，并提供从专利到产品的映射关系，有助于其他厂商理解技术要点及专利保护范围，并进行侵权关联性分析，从而可以有效避免侵权纠纷的发生。

TDK InvenSense汽车级MEMS IMU IAM-20685专利映射示例

报告目录：

1. 报告综述
- 报告摘要
- 分析流程及方法

2. 公司介绍
- TDK应美盛（TDK InvenSense）
* 公司介绍
* MEMS IMU IAM-20685介绍
- 同类公司及产品
* 同类公司介绍
* 同类产品介绍

3. 物理分析
- 物理分析方法
- 物理分析概述
- 器件封装
  * 器件封装视图
  * 器件剖面分析
  * 器件开盖视图
- 芯片集成
  * MEMS与ASIC集成
  * 芯片拆解与分析
- ASIC部分
  * 剖面分析
  * 成分分析
- MEMS部分
  * 盖帽层
  * 结构层
  * 陀螺仪
  * 加速度计
- MEMS与ASIC对应关系
- 键合层I和II
- MEMS结构层隔离槽
- 焊盘