自上世紀90年代以來，針對MEMS慣性器件的研究也越來越多，MEMS慣性傳感器開始得到了廣泛的商業應用。本文對部分MEMS慣性傳感器國內外的新近研究成果進行了分類與歸納，分別對MEMS加速度計、MEMS陀螺儀和微慣性測量組合以及慣性微系統進行了研究與分析，對MEMS慣性傳感器發展趨勢進行了初步推斷，認為未來MEMS慣性傳感器的發展主要有四個方向：
高精度，以滿足日益精細化、智能化的應用需求；
微型化，以實現便攜、分布式應用要求；
高集成度，以完成多種功能高密度組合；
適應性強，以適應復雜應用環境，拓寬應用范圍。
引言
MEMS，簡稱“微機電系統”，一般被認為是由微型傳感器、微型執行機構和微電子電路組成的微型系統。由于微電子技術是一項發達的技術，MEMS的研究和開發主要集中在微型傳感器和執行器的研究和開發。MEMS器件和微加工技術具有三個特點，即小型化（Miniaturization）、微電子集成（Microelectronics integration）及高精度的批量制造（Mass fabrication with precision），簡稱為3M。隨著人類社會的消費升級，MEMS技術迎來的爆發式增長，各種類型的MEMS傳感器也被廣泛地應用于航空航天、石油化工、船舶汽車、生活家居以及醫療健康等領域。
慣性傳感器是對物理運動做出反應的器件，如線性位移或角度旋轉，并將這種反應轉換成電信號，通過電子電路進行放大和處理。加速度計和陀螺儀是最常見的兩大類MEMS慣性傳感器。加速度計是敏感軸向加速度并轉換成可用輸出信號的傳感器；陀螺儀是能夠敏感運動體相對于慣性空間的運動角速度的傳感器。三個MEMS加速度計和三個MEMS陀螺儀組合形成可以敏感載體3個方向的線加速度和3個方向的加速度的微型慣性測量組合（Micro Inertial Messurement Unit，MIMU），慣性微系統利用三維異構集成技術，將MEMS加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、磁傳感器和信號處理電路等功能零件集成在硅芯片內，并內置算法，實現芯片級制導、導航、定位等功能。
MEMS慣性傳感器的研究成果對于物體的制導、導航，各類型交通工具的自動駕駛以及各種智能穿戴設備的應用具有重要意義，本文針對MEMS慣性傳感器進行了研究現狀的綜述和發展趨勢的分析，旨在為MEMS慣性傳感器的未來發展提供參考。
1、MEMS加速度計
MEMS加速度計是MEMS領域最早開始研究的傳感器之一。經過多年的發展，MEMS加速度計的設計和加工技術已經日趨成熟。根據敏感機理不同，MEMS加速度計可以分為壓阻式、熱流式、諧振式和電容式等。壓阻式MEMS加速度計容易受到壓阻材料影響，溫度效應嚴重、靈敏度低，橫向靈敏度大，精度不高。熱流式加速度計受傳熱介質本身的特性限制，器件頻率響應慢、線性度差、容易受外界溫度影響。因此，熱流式和壓阻式加速度計主要用于對精度要求不高的民用領域或軍事領域中的高g值測量。諧振式微加速度計理論上可以達到導航級的精度，但目前技術狀態還達不到實用化。而電容式硅微加速度計由于精度較高、技術成熟、且環境適應性強，是目前技術最為成熟、應用最為廣泛的MEMS加速度計。隨著MEMS加工能力提升和ASIC電路檢測能力提高，電容式MEMS加速度計的精度也在不斷提升。
國外眾多研究機構和慣性器件廠商都開展了MEMS加速度計技術研究，如美國的Draper實驗室、Michigan大學、加州大學Berkley分校、瑞士Neuchatel大學、美國Northrop Grumman Litton公司、Honeywell公司、ADI、Silicon Designs、Silicon Sensing、Endevco公司、瑞士的Colibrys公司、英國的BAE公司等。其中，以Draper實驗室為代表的研究機構和大學的主要工作在于提升MEMS加速度計的技術指標。能夠提供實用化MEMS加速度計產品的主要廠家有ADI、Silicon Designs、Silicon Sensing、Endevco和瑞士的Colibrys公司。
目前，硅微加速度計的主要發展趨勢是高精度、集成化和小型化，大部分采用集成化封裝，并在此基礎上不斷朝著高精度、數字化和高可靠性的方向發展。這主要得益于MEMS加工工藝的快速發展和數字ASIC電路檢測能力的不斷提升。MEMS敏感結構采用硅硅鍵合，敏感結構厚度不斷增加，ASIC采用數字化電路，不僅檢測能力提高，還可以在后續環路中增加各種補償環節，有利于提高MEMS加速度計的性能。
在慣性測量應用中，通常需要測量空間三個方向的加速度信號。為了保證MEMS加速度計的精度，大多采用三個單軸MEMS加速度計立體組裝的形式來實現三個方向的加速度信號測量。隨著測量設備進一步朝著微型化方向發展，對三軸MEMS加速度計的集成度提出了更高的需求，采用三個單軸MEMS加速度計測量三個方向加速度信號的方案已經不能滿足設備小型化的要求。目前已經有眾多公司開展了三軸單片集成MEMS加速度計的研究，但主要集中在低精度領域，研制的三軸MEMS加速度計產品主要用于振動、沖擊測量、手機、游戲等工業和消費領域，不能滿足高端裝備在精度方面的要求。
