微慣性測量組合的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)途徑是將多個(gè)MEMS敏感結(jié)構(gòu)制作在一個(gè)芯片上，MEMS芯片和ASIC電路芯片通過引線鍵合連接達(dá)到六軸測量的目的，實(shí)現(xiàn)了更高的集成度和更小的體積。該方案可以把六軸敏感芯片和ASIC芯片共同封裝在一個(gè)陶瓷管殼內(nèi)，形成的MIMU和目前單軸慣性器件體積相當(dāng)。主要的生產(chǎn)廠家包括ST、Bosch、InvenSense、Maxim等。ST公司研制的LSM330慣性模塊能夠同時(shí)測量三個(gè)方向的加速度信號和三個(gè)方向的角速度信號，如圖7所示，角速度測量通道最大量程為±2000（°）/s，噪聲為3.8（（ °）·s?1）/√Hz，加速度測量通道最大量程為±16g，噪聲為90μg/√Hz，整個(gè)器件尺寸僅為2.5 mm×3 mm×0.83 mm。

和立體組裝方案相比，敏感結(jié)構(gòu)單片集成方案在體積、功耗等方面具有突出優(yōu)勢，但目前采用該方法研制的MIMU普遍精度比較低，多用于消費(fèi)和工業(yè)領(lǐng)域。

目前，國內(nèi)研制的微型慣性測量單元，主要技術(shù)路線還是采用三個(gè)單軸加速度計(jì)和三個(gè)陀螺儀立體組裝方式集成，雖然產(chǎn)品指標(biāo)能夠滿足一些現(xiàn)有領(lǐng)域的使用要求，但還存在體積偏大、安裝精度差、成本較高等問題。開展敏感結(jié)構(gòu)六軸單片集成MIMU的研究，解決現(xiàn)有微型慣性測量單元存在問題，在保持現(xiàn)有單軸慣性器件測量精度的前提下，提高六軸MIMU的集成度，減小體積，將更大程度地拓展微慣性MIMU的應(yīng)用領(lǐng)域，極大地提高我國導(dǎo)航制導(dǎo)系統(tǒng)的技術(shù)水平。

總之，MIMU正朝著高精度、小體積、集成化、實(shí)用化、高可靠的方向發(fā)展，在系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越普遍。對成本和體積敏感的應(yīng)用領(lǐng)域，勢必取代體積大、成本高的傳統(tǒng)慣性測量單元。

4、慣性微系統(tǒng)

慣性微系統(tǒng)是利用3D異構(gòu)集成技術(shù)，將MEMS陀螺、微加速度計(jì)、壓力傳感器、磁傳感器和信號處理電路等在硅基片上進(jìn)行集成，并內(nèi)置導(dǎo)航定位算法，實(shí)現(xiàn)芯片級精確制導(dǎo)、導(dǎo)航、定位等功能，同時(shí)能夠與衛(wèi)星導(dǎo)航共同組成組合導(dǎo)航系統(tǒng)，是裝備制導(dǎo)、導(dǎo)航和定位的核心部件。

美國國防部在20世紀(jì)90年代末率先提出了采用異質(zhì)異構(gòu)集成技術(shù)，將微電子器件、光電子器件和MEMS器件整合集成在一起，開發(fā)集成微系統(tǒng)的新概念。它的核心是按裝備功能發(fā)展的需要，多種先進(jìn)元器件通過異質(zhì)異構(gòu)集成技術(shù)，以三維集成的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)、制造具有復(fù)雜功能的芯片級規(guī)格的微小型電子系統(tǒng)。集成微系統(tǒng)的探測能力、帶寬、速度將比現(xiàn)有系統(tǒng)提高100倍以上；同時(shí)，它的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步微小型化和低功耗化，預(yù)期它的體積、重量和功耗都將比目前的系統(tǒng)下降2～3個(gè)數(shù)量級，這將極大地提高系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性和隱蔽性。微系統(tǒng)技術(shù)將是21世紀(jì)各種先進(jìn)裝備系統(tǒng)的核心。美國權(quán)威專家評價(jià)這是一項(xiàng)引發(fā)新一輪革命性裝備變革的重大創(chuàng)舉。

微系統(tǒng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)各類微型系統(tǒng)的基礎(chǔ)和支撐，是“賦予未來能力”的核心技術(shù)，具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能、高可靠、多信息融合等特點(diǎn)；通過采用微系統(tǒng)制造和集成技術(shù)，將不同材質(zhì)和不同功能的芯片立體集成融合，將“電子學(xué)、光子學(xué)、MEMS、架構(gòu)、算法”五大技術(shù)與“傳感+處理+通信+執(zhí)行+能源”五大功能融為一體。使系統(tǒng)功能倍增的同時(shí)，大幅度降低體積重量，以滿足未來裝備對于功能集成度和智能化、輕量化的迫切需求。

美國國防部將微系統(tǒng)技術(shù)列為六大軍用關(guān)鍵技術(shù)之一，在上世紀(jì)90年代就專門設(shè)立微系統(tǒng)技術(shù)辦公室（Microsystems Technology Office，MTO）負(fù)責(zé)實(shí)施微系統(tǒng)的發(fā)展研究。美國政府以DARPA MTO牽頭組織的微系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展資本每年約6億美元左右，帶動(dòng)了約20億美元商業(yè)資本的投入，建立支撐微系統(tǒng)技術(shù)的工業(yè)能力體系。

共性關(guān)鍵技術(shù)方面，美國利用硅集成電路和MEMS的強(qiáng)有力技術(shù)基礎(chǔ)，建立了支撐微系統(tǒng)產(chǎn)品發(fā)展的技術(shù)平臺。功能單元集成方面，正在通過發(fā)展IC工藝、三維SIP封裝、圓片級三維封裝、芯片級SIC封裝、異質(zhì)集成等技術(shù)，將深亞微米晶體管、微米級傳感器、執(zhí)行器等集成在同一芯片上，研制芯片級多功能集成單元，以發(fā)展全譜信號獲取、信息處理、通訊、信令執(zhí)行等智能化的芯片。

DARPA在2010年1月啟動(dòng)了“定位、導(dǎo)航和授時(shí)微系統(tǒng)技術(shù)”（Micro-PNT）項(xiàng)目的研發(fā)工作，如圖8所示，該研究旨在利用微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。

該項(xiàng)目提出的芯片級復(fù)合原子導(dǎo)航儀體積不大于20立方厘米，功耗不超過1W。項(xiàng)目完成后慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的體積比目前減小4個(gè)數(shù)量級，重量降低2個(gè)數(shù)量級，角速度精度提高2個(gè)量級，加速度精度提高1個(gè)多數(shù)量級，如圖9所示。