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概述了集成電路高溫性能下降、甚至無法工作的原因。闡述了高溫專用集成電路研究的必要性,介紹了國內外的研究現狀。給出了國外高溫傳感器專用集成電路實現的主要技術和設計技巧,分析了專用集成電路的發展趨勢。總結了實際高溫應用環境中芯片失效的原因,并結合工藝兼容問題,提出了一些合理建議。I高溫芯片國外對高溫傳感器專用集成電路研究比較多，PaulCdeJong等人利用動態反饋技術研制出高溫儀表運算放大器，通過電阻旋轉鏈補償電阻解決了失配問題，采用標準結隔離1．6μmCMOS工藝實現了250℃的高溫工作，無需校正和修調技術即可使平均增益誤差低于25×10－6［4］。CaseWestern大學在傳感器高溫電路方面研究較為深入，研制出基于體硅CMOS工藝的高精度儀表放大器，可實現270℃下穩定工作，主要技術包括相關雙采樣技術、混合信號跟蹤回路技術和恒定跨導gm偏置技術，其中，全差分運算放大器增益帶寬可達30MHz，增益變化1dB［5］;并且研制出基于SOICMOS0．5μm全耗盡工藝的高溫寬帶寬跨阻放大器，適用于基于MEMS工藝的阻抗傳感器，在高溫300℃條件下，增益和帶寬分別為2MΩ和1．2MHz，且具有低于1mW的功耗，該放大器僅利用CMOS晶體管和一個片外電容器實現其功能，芯片面積為8500μm2［6］。放大器是傳感器專用集成電路的重要組成模塊，實現放大器高溫工作的工藝主要為體硅CMOS和SOICMOS2種。FinversIvarsG等人采用體硅CMOS工藝，發展趨勢-電動液壓滾圓機數控滾弧機價格低電動液壓滾圓機滾弧機多少錢實現了一個高精度運算放大器，在200℃的環境溫度下，仍能保持200μV的輸入失調，這主要得益于自動調零技術。普通運放在高溫條件下會因漏電而導致運放增益的下降，噪聲和失調的上升以及溫漂。自動調零電路通過采樣保持電路，將運放的輸入失調采樣到保持電容器上，在下一個時序，將保持電容器上存儲的失調電壓與運放固有的失調相減，從而抵消運放的失調;低頻噪聲也同時被采樣和抵消。理論上，這種方法可以具有近乎為零的失調和低頻噪聲，所以，在高溫下漏電引起的額外失調也被抵消掉，而對整體電路無影響。如圖2所示，主運放處理輸入信號，調零放大器方面，基于現有大量模擬和數字IP塊， 

www.suoguanjixie.name可以實現專用集成電路的全定制設計。設計產品主要針對傳感系統，可以實現信號調理的模擬電路，模/數轉換器以及嵌入式微控制器。設計的混合信號集成電路可以實現在250℃溫度下穩定工作。Kulite公司提出了基于SOI，SiC及GaN材料的高溫壓力傳感器專用集成電路，該電路為數字輸出，包括運放、電壓基準、A/D轉換器和微處理器等電路模塊，可應用于175℃以上的工作環境，如圖4所示［18］。圖4Kulite公司高溫傳感器智能專用集成電路由半導體理論可知，高寬禁帶半導體材料在高溫下對本征載流子影響小，可使半導體器件受溫度影響小，因此，寬禁帶半導體材料的研究也是解決集成電路高溫工作的方法之一［19］。利用SiC工藝可實現工作在450℃下的集成電路，如果進行優化互聯工藝，這種基于SiC工藝的電路可以實現在600℃高溫下工作［20］。6H-SiC基片具有相當于Si的2．6倍的帶隙寬度，10倍的擊穿電場強度，3倍的溫度傳導系數，2倍的電子遷移速率，因此，SiC是一種具有更優越的高溫特性的基片材料，非常適宜制作高溫集成電路。但如獲得高性能易于集成的MOSFET還需克服SiC/SiO2界面態的問題，相關SiC/SiO2界面態的特性和模型的研究工作仍在進行［21］，因此，基于SiC的MOSFET性能不佳。2013年，SoongChia-Wei等人用6H-SiC研制出用于檢測電容傳感器的單片高帶寬跨阻放大器，該放大器在常溫下增益和帶寬分別為235kΩ和0．61MHz，在450℃條件下，增益和帶寬分別為774kΩ和0．17MHz［22］，是首次用SiC跨阻放大器證明電容傳感器能力的報道。3結束語高溫傳感器專用集成電路國外已有成熟產品?發展趨勢-電動液壓滾圓機數控滾弧機價格低電動液壓滾圓機滾弧機多少錢  www.suoguanjixie.name