微型化半球陀螺制備工藝發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析

莊須葉，王世和，李平華，呂東鋒

（華東光電集成器件研究所，蚌埠233030）

0 引言

半球陀螺是典型的固態(tài)波陀螺，其利用在半球諧振殼體上形成的駐波會(huì)隨外界角速度的輸入而發(fā)生位置變化的原理來(lái)敏感角度信息。半球陀螺不包含可動(dòng)部件，具有低噪聲、高性能、無(wú)磨損、長(zhǎng)壽命、終身免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。石英半球陀螺的零偏穩(wěn)定值已達(dá)到0.00008（°）/h， 在衛(wèi)星姿態(tài)控制、宇航器穩(wěn)態(tài)控制、飛行器導(dǎo)航等方面獲得了大量的應(yīng)用，至今在空間任務(wù)應(yīng)用中已累計(jì)無(wú)故障運(yùn)行超過(guò)千萬(wàn)小時(shí)［1］。但是，傳統(tǒng)的石英半球陀螺存在著體積大、制造成本高的不足，單只石英半球陀螺的價(jià)格高達(dá)10萬(wàn)～100萬(wàn)美元，一般只適用于航空、航天類高價(jià)值任務(wù)的應(yīng)用，被嚴(yán)重限制了市場(chǎng)應(yīng)用范圍和工程化發(fā)展。將半球陀螺體積做小、成本做低，是促進(jìn)半球陀螺在更廣領(lǐng)域中應(yīng)用和發(fā)展的一個(gè)必要措施。

另一方面，隨著汽車、船舶、無(wú)人機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域?qū)?dǎo)航和姿態(tài)控制的性能越來(lái)越高的要求，導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)高精度、低成本、小型化制導(dǎo)陀螺提出了迫切的需求。利用微細(xì)加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)半球陀螺的微型化，在維持半球陀螺性能優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，將其體積做小、成本做低，制備出微型的半球陀螺，既是推進(jìn)半球陀螺在更廣范圍內(nèi)應(yīng)用的有效措施，也是滿足導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)π⌒突⒏呔戎茖?dǎo)陀螺需求的有效辦法。

2005年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)技術(shù)研發(fā)局（DARPA）開(kāi)展了慣性級(jí)積分陀螺研究項(xiàng)目（Navigation Grade Integrated Micro Gyroscopes），資助研發(fā)高精度微半球陀螺的研究工作，重點(diǎn)對(duì)新型微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electro Mechanical System，MEMS）的三維加工工藝開(kāi)展了研究，致力于加工出微半球陀螺的諧振殼體結(jié)構(gòu)。陀螺的性能研制目標(biāo)是慣性級(jí)，以滿足武器裝備的慣性級(jí)導(dǎo)航、定位和制導(dǎo)等的應(yīng)用需求。2010年，該研究項(xiàng)目整合更名為微型速率積分陀螺（Microscale Rate Integrating Gyroscopes）， 研究工作分別 由 Draper Labs、 Honeywell、 Northrop Grumman、Systron Donner、 UC Irvine、 UC Davis、 UCLA、 Cornell、University of Michigan和Yale University等單位獨(dú)立開(kāi)展。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的多家單位（如華東光電集成器件研究所、國(guó)防科技大學(xué)、中電16所、西北工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)和中北大學(xué)等）也開(kāi)展了相關(guān)研究。各單位都開(kāi)發(fā)了各具特色的加工工藝，制備了各種形態(tài)和多種材質(zhì)的微半球諧振陀螺，包括 多 晶 硅［2-3］、 融 石 英［4-5］、 金 剛 石［6］、 二 氧 化硅［7］、 Pyrex 玻 璃［8］、 TSG 玻 璃［9］、 金 屬 玻 璃［10］、ULE 玻璃［11］、 氧化鋁［12］， 以及 Invar-36 合金［13］等。

1 半球陀螺的微型化歷程

半球陀螺的微型化是在美國(guó)DAPAR的大力支持和推動(dòng)下正式開(kāi)展起來(lái)的，經(jīng)過(guò)十余年的研究，已經(jīng)取得了顯著的成果。微半球諧振陀螺諧振器的制備工藝可以將半球陀螺的微型化途徑簡(jiǎn)單歸納為3大類：1）脫模法。即首先制備出一個(gè)三維曲面腔體結(jié)構(gòu)，然后以該腔體結(jié)構(gòu)為模具，在其腔體內(nèi)沉積一層制備諧振器殼體結(jié)構(gòu)所需的膜層，將模具去掉后即可得到三維薄殼結(jié)構(gòu)的半球諧振器。2）吹泡法。該方法的原理類似于吹肥皂泡。首先將用于制備三維諧振殼體結(jié)構(gòu)的材料固定起來(lái)，并保證材料在兩側(cè)形成一個(gè)合適的氣體壓差，然后在高溫下將結(jié)構(gòu)材料軟化。在氣體壓力和材料自身表面張力的共同作用下，在低壓區(qū)域 “吹”出一個(gè)三維薄殼結(jié)構(gòu)的半球諧振器。3）精加工法。該方法利用精細(xì)加工工藝，將塊狀材料直接加工成曲面殼體結(jié)構(gòu)的微半球諧振器。

2 基于 “脫模法”的半球陀螺微型化歷程

模具是利用脫模法制備微半球陀螺的關(guān)鍵器件，模具的對(duì)稱性、表面質(zhì)量可直接被反饋給半球陀螺的諧振器，是陀螺性能的關(guān)鍵性影響因素。硅的各向同性濕法腐蝕工藝是典型的半球陀螺模具制備工藝。早在20世紀(jì)50年代，研究人員就對(duì)硅的各向同性腐蝕技術(shù)開(kāi)展了廣泛而深入的研究［14］，如何利用硅的各向同性濕法腐蝕技術(shù)制備出完美的半球形深腔結(jié)構(gòu)是半球陀螺微型化研究人員的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。2011年，美國(guó)康奈爾大學(xué)對(duì)硅的晶向、腐蝕工藝與制備的硅深腔模具的形貌特點(diǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，對(duì)比發(fā)現(xiàn)利用＜111＞硅加攪拌后可獲得尺寸較大、對(duì)稱性較好的半球形硅深腔模具［15］。2014年，美國(guó)喬治亞理工大學(xué)測(cè)試了用不同晶向的硅為基底制備的半球諧振器的頻譜響應(yīng)曲線，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)＜100＞晶向硅半球諧振器的四波腹頻差 320Hz（4.9%）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于＜111＞晶向硅半球諧振器的四波腹頻差21Hz（0.26%）。目前，硅半球陀螺的模具基本都采用了＜111＞硅片［7］。

SF6等離子各向同性干法硅刻蝕工藝是另一種常用的硅半球形深腔結(jié)構(gòu)制備工藝。2012年，美國(guó)喬治亞理工大學(xué)利用該工藝制備了多晶硅半球諧振器［16］。在諧振器的直徑為1.2mm、平面圓度值為0.44%、厚度為0.6μm時(shí)，測(cè)得呼吸模式的諧振頻率為412kHz，Q值為8000?；谠摴に嚪椒?，美國(guó)喬治亞理工大學(xué)又制備了其他材質(zhì)的微半球諧振陀螺，如二氧化硅、鋼材質(zhì)（Invar-36）等。其中，二氧化硅材料的微半球陀螺測(cè)試的四波腹諧振頻率為19.17kHz，頻差最優(yōu)為21Hz，Q值為19100［7］； 鋼材質(zhì)（Invar-36）的微半球諧振陀螺［13］的測(cè)試諧振頻率為29.08kHz，Q值為7568。

2015年，美國(guó)喬治亞理工大學(xué)對(duì)硅半球制備工藝進(jìn)行了改進(jìn)，如圖1所示［2］。首先，在加工有電極的硅基底上利用SF6等離子體刻蝕出硅腔體結(jié)構(gòu)，并將其用作諧振殼體結(jié)構(gòu)的模具。然后，在硅腔體底部刻蝕通孔，在硅基底上生長(zhǎng)一層氧化層，之后在氧化層上沉積多晶硅。在沉積多晶硅后的基底上再次生長(zhǎng)一層氧化層，并制備出釋放時(shí)所用的釋放窗口。利用XeF2的各向同性釋放硅腔體周圍的硅，得到二氧化硅包裹多晶硅結(jié)構(gòu)的殼體結(jié)構(gòu)。最后，腐蝕掉二氧化硅包裹層，得到多晶硅材質(zhì)的MEMS半球諧振陀螺。圖2為制備的半球陀螺的SEM圖。

圖1 多晶硅微機(jī)電半球陀螺制備工藝流程圖Fig.1 Fabrication process steps for the Polysilicon MEMS hemispherical gyroscopes

圖2 多晶硅微機(jī)電半球陀螺的SEM圖Fig.2 SEM photograph of a Polysilicon MEMS hemispherical gyroscope

利用該工藝方法加工了如圖3所示的兩種錨點(diǎn)結(jié)構(gòu)的半球陀螺：圖3（a）的短錨點(diǎn)半球陀螺的諧振頻率為10.6kHz， Q 值為9500； 圖3（b）的長(zhǎng)錨點(diǎn)半球陀螺的諧振頻率在11.2kHz左右，Q值為40400。測(cè)試陀螺樣機(jī)的諧振頻率為10.6kHz，Q值為 9500， 標(biāo)度因子為 0.8mV/［（°）/s］。

圖3 兩種結(jié)構(gòu)的諧振器及其Q值響應(yīng)曲線Fig.3 Q factors of two resonators with different structures

2012年，美國(guó)猶他大學(xué)利用脫模法制備了二氧化硅材質(zhì)的微半球陀螺［16］。半徑為500μm的二氧化硅半球諧振器在50mTorr的真空工作環(huán)境下，諧振頻率為20kHz，Q值為20000，四波腹振動(dòng)的模態(tài)頻差在調(diào)諧后最高可達(dá)0.02%。2013年，美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校和伯克利分校利用脫模法制備了金剛石材質(zhì)的半球諧振器［17］，其半徑為500μm，厚度為1μm。在真空度為4.3mPa時(shí)，四波腹諧振頻率為 18.316kHz， 頻差為 5Hz（0.03%），Q值為6300。

2015年，查爾斯·斯塔克·德雷珀實(shí)驗(yàn)室制備了多晶金剛石材質(zhì)的半球諧振器，其結(jié)構(gòu)［6］如圖4所示。諧振器周邊被加設(shè)了可調(diào)節(jié)對(duì)稱性的質(zhì)量區(qū)域，如圖5所示。通過(guò)用激光燒蝕該區(qū)域金的質(zhì)量，可對(duì)諧振器的對(duì)稱性進(jìn)行調(diào)諧。

圖4 金剛石半球陀螺的SEM圖Fig.4 SEM photograph of diamond hemispherical gyroscope

圖5 激光燒結(jié)金的質(zhì)量進(jìn)行對(duì)稱性調(diào)節(jié)Fig.5 Laser trim tabs after laser ablation of the Au layer

利用激光調(diào)節(jié)，可將諧振器的四波腹頻差由35Hz（0.21%）調(diào)至 0.35Hz（0.0021%）。 當(dāng)真空度小于10-5Pa時(shí)，四波腹頻率為18.399kHz，最大測(cè)量Q值為143000。

2014年，美國(guó)科羅拉多大學(xué)利用原子力沉積工藝制備了三氧化二鋁材質(zhì)的半球諧振器［12］，其厚度為52nm，半徑為48μm。在室溫及壓強(qiáng)為0.01mTorr的條件下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：在錨點(diǎn)為3μm時(shí)，測(cè)得的諧振器的四波腹諧振頻率為58.54kHz，Q值為1270；在錨點(diǎn)為7μm時(shí)，測(cè)得的四波腹諧振頻率為68.71kHz，Q值為230。

2016年，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校利用脫模法制備了金剛石材質(zhì)的圓柱形殼體諧振器［18］。諧振器的直徑為 1.5mm， 厚度范圍為 2.6μm ～5.3μm， 如圖6所示。 其中， 圖6（a）是單個(gè)諧振器的SEM圖，圖6（b）是多個(gè)諧振器的SEM圖。直徑為1.5mm、厚度為3.4μm 的諧振器在 700℃下退火330min，在20μTorr的壓強(qiáng)條件下，諧振頻率為18.96kHz， Q 值為 0.528×106。

圖6 金剛石材質(zhì)的圓筒狀諧振器的SEM圖Fig.6 SEM photographs of cylindrical diamond resonator

在國(guó)內(nèi)，華東光電集成器件研究所利用脫模法制備了多晶硅微半球陀螺［19］，如圖7所示。其中， 圖7（a）是微機(jī)電半球陀螺芯片， 圖 7（b）是管殼封裝后的陀螺。測(cè)試陀螺的四波腹諧振頻率為14.1kHz，Q值最高為102000，初步開(kāi)環(huán)測(cè)試零偏穩(wěn)定性為 80（°）/h， 標(biāo)度因子為 1.15mV/［（°）/s］。

圖7 多晶硅半球陀螺裸芯片及其被封裝后的照片F(xiàn)ig.7 Photographs of a Polysilicon hemispherical gyroscope bare chip and its packaged product

3 吹泡法

利用吹泡法制備微半球陀螺諧振器能夠獲得較高的表面質(zhì)量，有利于減小諧振器的表面損耗，提高Q值。此外，傳統(tǒng)的半球陀螺的制備材料——融石英（高Q值材料，熱彈性，阻尼低）與該工藝方法的兼容性出眾。利用吹泡法可制備出高Q值、高性能的微半球陀螺，國(guó)內(nèi)外多家單位均對(duì)其開(kāi)展了研究。

美國(guó)耶魯大學(xué)自2007年開(kāi)始對(duì)由吹泡法制備金屬玻璃球形諧振器的制備工藝進(jìn)行了研究［20］，并在2010年成功制備出了直徑為500μm的球形薄殼結(jié)構(gòu)［21］。2014年，耶魯大學(xué)、加州大學(xué)和唐納公司一起研制了直徑為3mm的金屬玻璃材質(zhì)的半球諧振器［10］。測(cè)試諧振器的四波腹諧振頻率分別為 9.461kHz 和 9.483kHz， 頻差為 22Hz（0.23%），Q值分別為5400和5300。

2014年，美國(guó)加州大學(xué)歐文分校對(duì)制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，并加工出了融石英材質(zhì)的蘑菇形半球諧振器［22］，如圖8所示。在壓強(qiáng)為20μTorr時(shí)，利用激光測(cè)振儀測(cè)試直徑為7mm的諧振器的四波腹諧振頻率為 105kHz， 頻差為 14Hz（0.013%）， Q值最高可達(dá) 1.14×106。

圖8 融石英半球諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖及其實(shí)物圖Fig.8 Structural diagram of fused Silica hemispherical resonator and its product

2013年，美國(guó)密歇根大學(xué)利用吹泡法制備了鳥(niǎo)浴盆式的半球諧振陀螺，材料為融石英［23］。在室溫壓強(qiáng)小于1mTorr的測(cè)試條件下，測(cè)試得到的四波腹諧振頻率分別為10.465kHz和10.479kHz，頻差為14Hz（0.13%）。經(jīng)電學(xué)調(diào)諧后，諧振頻差可被調(diào)整至 0.26Hz（0.0024%）， Q 值為 0.245 ×106， 標(biāo)度因子為 27.9mV/［（°）/s］， 陀螺的零偏穩(wěn)定性為 1（°）/h。

2015年，美國(guó)密歇根大學(xué)又利用吹泡法制備了直徑為5mm、高度為3.35mm的融石英材質(zhì)的諧振器［4］，其工藝過(guò)程如圖9所示。首先，將融石英板和融石英柱固定到模具上，然后進(jìn)行高溫加熱，融石英軟化后在氣體壓強(qiáng)和表面張力的作用下發(fā)生形變；如圖10（a）所示，將形變后的融石英從模具上取下并放置在夾具內(nèi)，研磨掉多余的融石英材質(zhì)，即得到了獨(dú)立的諧振器結(jié)構(gòu)，圖10（b）則是裝配好的陀螺。當(dāng)真空度小于10μTorr時(shí)，諧振器的四波腹諧振頻率分別為 22.6328kHz和 22.496kHz， 頻差為136.8Hz（0.61%）， Q 值為 2.55×106。

圖9 融石英半球諧振器制備的流程示意圖Fig.9 Fabrication process for fused Silica hemispherical resonator

圖10 融石英半球諧振器芯片和封裝后的陀螺圖Fig.10 Photographs of a fused Silica hemispherical resonator chip and its packaged product

2017年，美國(guó)密歇根大學(xué)對(duì)陀螺樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試［5］， 其 Q 值為 0.42×106， 零偏穩(wěn)定性為0.0391［（°）/h］， Q 值最高可達(dá)4.45×106。 2018 年，基于該工藝方法，美國(guó)密歇根大學(xué)制備出了衰減時(shí)間最長(zhǎng)達(dá) 495s［23］、 Q 值最高達(dá) 9.81×106的石英半球諧振器，其是可見(jiàn)報(bào)道中品質(zhì)因數(shù)最高的微半球諧振器（光石英諧振器測(cè)試，無(wú)導(dǎo)電膜）。

國(guó)防科技大學(xué)利用吹泡法制備了帶T形調(diào)整質(zhì)量塊的融石英微機(jī)電半球陀螺［24］，利用T形質(zhì)量塊可以改善諧振器的頻差。圖11（a）是其制備的石英半球諧振器，圖11（b）是組裝后的陀螺。測(cè)試得到的四波腹諧振頻率為6.9kHz，頻差為12.1Hz（0.175%）， Q 值最高為 36900。

圖11 由T形調(diào)整質(zhì)量塊制備的融石英半球諧振器及其組裝后的陀螺圖Fig.11 Photographs of a fused Silica hemispherical resonator with T-shape masses and its packaged product

4 精加工法

2014年，美國(guó)密歇根大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種制備3D曲面殼體結(jié)構(gòu)的新工藝［25］，該工藝方法將微超聲加工工藝、研磨工藝和微電火花加工工藝集成于一體而使用。首先，將原材料小球固定于基底上，研磨掉其頂部；然后，利用微超聲工藝對(duì)固定的小球進(jìn)行超聲加工，根據(jù)所要加工的殼體的不同形狀而選擇形狀不同的加工工具，即可加工出所需要的3D曲面殼體結(jié)構(gòu)。該工藝特別適合加工由易碎材料和超硬材料等材質(zhì)制備的3D曲面殼體。圖12為利用該工藝制備的微半球諧振器。其中，圖12（a）右側(cè)圖為玻璃材質(zhì)的殼體結(jié)構(gòu)，圖12（b）右側(cè)圖為紅寶石材料的殼體結(jié)構(gòu)。測(cè)試N-BK7玻璃材質(zhì)的蘑菇形諧振器的諧振頻率為1.379MHz，在大氣壓下Q值為345。該加工方法的操作難度大，對(duì)其進(jìn)行研究的單位相對(duì)較少。

圖12 密歇根大學(xué)制備的兩種諧振器的SEM圖Fig.12 SEM photographs of the two kinds of resonators prepared by University of Michigan

5 結(jié)論

目前，國(guó)際上制備微機(jī)電半球陀螺的主流方法主要是吹泡法和脫模法。這兩種方法各有特色，各有長(zhǎng)短。

由吹泡法制備的諧振器的殼體結(jié)構(gòu)的表面粗糙度小、對(duì)稱性好，但該工藝方法加工的諧振殼體結(jié)構(gòu)的深寬比因表面張力的約束不能過(guò)大，殼體厚度較大，且在不同緯度處的厚度不一致。該工藝過(guò)程要經(jīng)過(guò)接近1000℃甚至更高的高溫處理過(guò)程，工藝條件控制困難，可供選擇的材料數(shù)量也有限。在加工出獨(dú)立的諧振器后，需要進(jìn)行裝備組裝，才能形成器件完整的陀螺器件。

由脫模法制備的諧振器的殼體結(jié)構(gòu)的表面粗糙度、對(duì)稱性主要取決于模具表面的粗糙度和對(duì)稱性的質(zhì)量。由于凹形腔體結(jié)構(gòu)的立體形貌與表面粗糙度很難控制且不易檢測(cè)，制備出的腔體模具的對(duì)稱性和粗糙度一般較吹泡法差，且在沉積諧振器殼體材料時(shí)，還容易在材料內(nèi)部形成缺陷，進(jìn)一步影響器件的對(duì)稱性。

脫模法的優(yōu)勢(shì)是可以制備出厚度可控（從納米量級(jí)到微米量級(jí)）且在不同緯度處厚度都均勻分布的諧振器殼體結(jié)構(gòu)，其可選擇的成形材料種類多，能夠制備出多種材質(zhì)的半球諧振殼體結(jié)構(gòu)?？蓪?shí)現(xiàn)很大的殼體結(jié)構(gòu)深寬比，且可以利用不同形貌的模具制備出各種形貌結(jié)構(gòu)的諧振器，如半球形、盆形、碗形、圓筒形等。此外，脫模法的加工工藝流程不包括火焰高溫步驟，工藝條件的可控性更強(qiáng)。其與傳統(tǒng)集成電路（Integrated Circuit，IC）工藝的兼容性好，且可以將諧振器與電極結(jié)構(gòu)集成在同一條工藝線上制備，直接成型結(jié)構(gòu)完整的陀螺，更合適于向批量化、產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。

目前，微半球陀螺諧振器的常用材料為石英、硅和多晶金剛石。石英是最為傳統(tǒng)的半球陀螺制備材料，品質(zhì)因數(shù)（Q值）高，是制備高性能微半球陀螺的最佳選材之一。但是，由于石英材料不導(dǎo)電，需要在石英半球諧振器表面制備一層導(dǎo)電膜，才能實(shí)現(xiàn)諧振器的驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)，而導(dǎo)電膜會(huì)造成陀螺諧振器Q值的大幅下降。此外，基于石英材料的半球諧振器，需在與電極裝配后才能形成一個(gè)完整的陀螺。其對(duì)制備工藝要求高，成本較高，批量化生產(chǎn)能力相對(duì)較弱。硅半球諧振器的Q值相對(duì)較低，一般較石英半球低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。由于硅材料的優(yōu)質(zhì)因數(shù)（f×Q）與石英相差無(wú)幾，硅半球諧振器可以在較高的諧振頻率下工作，抗過(guò)載能力相對(duì)較強(qiáng)。硅半球陀螺的最大優(yōu)勢(shì)是其制備工藝與半導(dǎo)體的兼容性好，可以一次直接成型結(jié)構(gòu)完整的半球陀螺，特別有利于批量化生產(chǎn)，在戰(zhàn)術(shù)級(jí)和低精度導(dǎo)航級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域中具有很廣闊的市場(chǎng)空間。金剛石材料的優(yōu)質(zhì)因數(shù)是硅和石英的10倍以上，且其表面經(jīng)氫化后具有導(dǎo)電能力，金剛石材質(zhì)的微半球諧振器有望兼?zhèn)涓呔取⒏攮h(huán)境適應(yīng)性和較強(qiáng)的抗高過(guò)載能力［26］。目前，金剛石半球陀螺采用多晶金剛石完成制備，而人造單晶金剛石材料的突破性進(jìn)展，為單晶金剛石半球陀螺的制備提供了條件。＜111＞晶向的單晶金剛石微半球陀螺有望被完成制備，并推動(dòng)微半球陀螺取得突破性進(jìn)展。

微半球陀螺的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀如表1所示。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，無(wú)論是在Q值還是零偏穩(wěn)定性方面，微型化半球陀螺的性能指標(biāo)都取得了大幅度的提升，特別是融石英材質(zhì)的微半球諧振器的Q值已經(jīng)和大型半球陀螺基本處于同一量級(jí)（千萬(wàn)級(jí)別）。微半球陀螺是最有潛力達(dá)到慣導(dǎo)級(jí)精度的微陀螺之一，對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全具有重要的意義。此外，微型化半球陀螺的研制還涉及到新興的微納曲面結(jié)構(gòu)的加工工藝和材料科學(xué)，可有力地促進(jìn)微納制備工藝和材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。

表1 微半球陀螺的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀Table 1 Development status of microscale hemispherical gyroscope at home and abroad