微电子机械体系 （MEMS） 将很快成为智能体系规划和结构不可或缺的部分。这些器材缩短了物理国际和电子国际之间的距离，它们用于很多运用，触及各种细分商场。在很多细分商场中，价格下降、精确度要求进步和快速面市需求将对规划和制作功用提出新的约束条件。企业要获得成功有必要找到新的办法来应对这些应战。
这种产品的日益添加的复杂性需求规划流程答应工程师在结构实践硅片之前模仿整个制作散布、一切环境和操作条件的整个多模体系。这使工程师可以快速、积极地优化规划，以便最大极限地进步体系精确性和牢靠性，一起最大极限地削减流程改动和其他无法预见的相互作用而引起的输出丢失。
用于协同模仿的精确的计算转换器模型及其相关信号处理和操控安全关于树立面向智能体系的强壮规划流程是必需的。转换器模型生成或许是时刻密集型使命，特别是关于具有共同几许特点的新式结构或带有很难在剖析方程式中发现的二阶影响的运动方程式。模型降阶 （MOR） 范畴的发展专门应对这些应战 ［1-2］。
曩昔，MEMS组件的机电行为一向选用传统的有限元素和鸿沟元素办法进行剖析。商用三维解算器答应十分精确、十分具体地模仿MEMS 转换器的物理行为，因而它们倾向于成为 MEMS 组件规划师选用的东西。可是，这种模仿极端耗时，关于运转耦合场剖析方面的功用依然有限，不简单答应与接口电子设备协同模仿，因而，它们在完成整个体系的优化和特性化方面几乎不起作用。
常用办法是生成一个MEMS元素库，这些MEMS元素可被拼装，构建一个MEMS 器材的示意图 ［3］。这些子元素或许源自于理论、实验成果或FEA 模仿。 这种办法对架构剖析十分有用，由于它可以让规划师快速发现标称转换器规划中的改动影响，可是它不能一直捕捉相关主体的实在灵活性，特别是当子元素被视为刚性体的时分。这或许导致对结构的刚度估量过高，并有忽视要害固有形式的风险，实践上或许阻止整个体系的正常运转。
为了对显微结构的固有灵活性精确建模并捕捉二阶和非线性行为，需求更恰当的降阶建模办法。一种办法是模态叠加，供给转换器的最高效表达。模态叠加选用最低数量的状态变量来捕捉的结构的实在弹性。经过改动模型生成过程中包括的固有形式数量，很简单做到速度和精确度平衡。可以添加附加形状函数（addiTIonal shape funcTIon），来进步体系模仿的精确度。图1显现了一个示例，阐明怎么运用模态叠加和附加形状函数来完成转换器上的封装作用的预期精确度 ［4］。从实验室丈量成果中提取模型和频率要比确认刚度更简单，所以这种模型的硅验证十分直接。这种高度精确的降阶建模办法应当用于组件和体系的初级查验，且有必要结合对制作散布的计算建模。
图1： 运用模态叠加和附加形状函数来进步降阶建模的精确度
抱负状况是，应当防止‘点’或非扩展建模解决方案，由于它们约束了规划师在体系水平上探究和优化规划空间的才能。模型应将巨细信号行为的几许、流程和环境变量参数化。
只有当组件的制作散布被精确表达的时分，转换器模型才实在有用。流程变量，如膜厚度、蚀刻误差方面的改动，会导致了转换器行为改动，这种改动有必要经过信号处理，在体系水平上进行调理。轻视这种改动或许导致终究测验时呈现输出丢失，而高估则或许导致会削减毛利的保存规划。
只需中心建模的根本方程式精确捕捉了物理变量对转换器行为的影响，固体计算建模就或许发生。计算散布很简单从制作方针或选用比如后向传达变量（IC 职业十分知名）等办法对实践制作数据进行采样 ［5］而得到。从铸造过程中实践丈量的衡量目标中获取计算数据的优点便是可以供给查验规划环境和制作散布一致性的长时间办法。图2 显现了特定转换器测验条件下硅数据与计算建模的比较示例。角文件包括特定西格玛水平的计算建模成果。
图 2
不管运用哪种特别办法制作转换器模型，模型生成自动化关于将规划周期缩短到参加今商场竞争所要求的水平至关重要。为了满意现在和未来的产品规划需求，MEMS体系规划的商用东西有必要供给办法，从转换器规划师的有限元素环境直接获取成果并将成果用于生成可由体系和电路规划师在职业规范模仿IC 规划流程中运用的紧凑型转换器模型。这种办法将缩短周期时刻，削减过错，并答应规划周期中的立异。
MEMS 模型由体系和IC 规划师运用，因而模型应当尽或许严密地集成到用户的规划流程。关于IC 规划师，这需求模型支撑一切模仿器，具有规划流程中的各种实体化等级的多种视图。完成这一功用并非易事，需求考虑质量保证、模型验证和实验室办理的最佳实践。假如选用特别办法，模型运用将受损。为了促进建模流程的更大结构化，各公司应当选用规划套件。这些套件类似于铸造车间供给的规范IC 规划套件，履行所说到的最佳办法。
传感器公司应当希望添加现在和可预见未来可供给的任何商用东西。MEMS规划流程中运用的东西和办法有必要支撑自动化模型生成、相关于体系功用的变量参数化、可扩展模型和IC 规划流程集成。可是最清楚明了的是，需求出资树立牢靠的计算模型，它能捕捉制作散布，并能让规划环境与制作场所随时保持一致。捕捉所评论的一切元素的MEMS流程关于完成下一代传感器产品的最佳解决方案十分要害。
