近日，北京理工大学集成电路与电子学院I2MEMS研究所王晓毅教授团队提出的CMOS-MEMS单片垂直集成温度-湿度-流速多维感知传感芯片研究成果，被第72届IEEE国际电子器件会议（IEDM 2026）接收，并将于2026年12月12日至16日在美国旧金山举行的会议上作口头报告。这一成果体现了团队在智能传感器和集成系统等相关领域的研究积累和创新能力。
针对多模态传感器集成中湿度脱附缓慢、热耦合干扰严重等问题，团队提出垂直堆叠与单片集成方案：基于与标准CMOS工艺兼容的后处理工艺，在0.18 μm CMOS晶圆上将氧化石墨烯（GO）湿度传感电容垂直堆叠于量热式流速传感器之上，共用同一微加热器；温度传感单元与恒温差（CTD）控制、仪表放大器、ΔΣ调制器等接口电路全部集成于同一芯片，面积仅4 mm × 0.85 mm，在压缩体积的同时显著降低互连寄生。在此基础上，团队进一步提出共享微加热器的脉冲时分复用机制：加热相完成流速感知并驱动水汽脱附，间歇相切换采集湿度与温度，从机制上规避多传感器间的热耦合干扰，并将湿度最大滞回由26.1%降至7.1%。实测流速灵敏度271.4 mV/(m/s)，响应1.6/2.2 ms；湿度灵敏度0.35 pF/%RH，为同类工作的22倍以上，响应50 ms；温度灵敏度1 mV/°C。与已有报道相比，该工作首次将垂直堆叠三模态感知、传感器-电路单片集成与共享加热器脉冲复用三者结合于单一CMOS平台。
▲ 传统多模态传感器与本文单片垂直集成CMOS-MEMS多模态传感器架构对比
▲ 脉冲时分复用：加热相测流速，间歇相采集湿度与温度，三路输出可重复切换
▲ 芯片显微照片：4 mm × 0.85 mm芯片集成
CTD、ΔΣ ADC、CCIA与垂直堆叠传感结构
北京理工大学为论文第一完成单位。论文共同第一作者为集成电路与电子学院博士生江鑫波和乐玳杉，通讯作者为集成电路与电子学院王晓毅教授（国家级海外高层次青年人才）与卡塔尔哈马德·本·哈利法大学王波教授（海外优青）。合作者来自中国香港中文大学、浙江大学与哈马德·本·哈利法大学。该研究得到国家海外高层次青年人才项目、国家自然科学基金（批准号62304023）和北京市自然科学基金（批准号4252062）的资助。
国际电子器件会议（IEDM）简介
国际电子器件会议（IEEE International Electron Devices Meeting, IEDM）是国际公认的半导体与电子器件领域全球顶级学术会议，享有本领域"奥林匹克盛会"的美誉，被业界视为微电子器件技术发展的风向标，是国际半导体领军企业、研究机构与高校发布最新研究进展和突破性技术的重要平台。会议始于1955年，每年12月在美国旧金山或华盛顿举办，迄今已举办72届。
