微惯性测量组合的另一个实现途径是将多个MEMS敏感结构制作在一个芯片上，MEMS芯片和ASIC电路芯片通过引线键合连接达到六轴测量的目的，实现了更高的集成度和更小的体积。该方案可以把六轴敏感芯片和ASIC芯片共同封装在一个陶瓷管壳内，形成的MIMU和目前单轴惯性器件体积相当。主要的生产厂家包括ST、Bosch、InvenSense、Maxim等。ST公司研制的LSM330惯性模块能够同时测量三个方向的加速度信号和三个方向的角速度信号，如图7所示，角速度测量通道最大量程为±2000（°）/s，噪声为3.8（（ °）·s⁻¹）/√Hz，加速度测量通道最大量程为±16g，噪声为90μg/√Hz，整个器件尺寸仅为2.5 mm×3 mm×0.83 mm。
和立体组装方案相比，敏感结构单片集成方案在体积、功耗等方面具有突出优势，但目前采用该方法研制的MIMU普遍精度比较低，多用于消费和工业领域。
目前，国内研制的微型惯性测量单元，主要技术路线还是采用三个单轴加速度计和三个陀螺仪立体组装方式集成，虽然产品指标能够满足一些现有领域的使用要求，但还存在体积偏大、安装精度差、成本较高等问题。开展敏感结构六轴单片集成MIMU的研究，解决现有微型惯性测量单元存在问题，在保持现有单轴惯性器件测量精度的前提下，提高六轴MIMU的集成度，减小体积，将更大程度地拓展微惯性MIMU的应用领域，极大地提高我国导航制导系统的技术水平。
总之，MIMU正朝着高精度、小体积、集成化、实用化、高可靠的方向发展，在系统中的应用也越来越普遍。对成本和体积敏感的应用领域，势必取代体积大、成本高的传统惯性测量单元。
4、惯性微系统
惯性微系统是利用3D异构集成技术，将MEMS陀螺、微加速度计、压力传感器、磁传感器和信号处理电路等在硅基片上进行集成，并内置导航定位算法，实现芯片级精确制导、导航、定位等功能，同时能够与卫星导航共同组成组合导航系统，是装备制导、导航和定位的核心部件。
美国国防部在20世纪90年代末率先提出了采用异质异构集成技术，将微电子器件、光电子器件和MEMS器件整合集成在一起，开发集成微系统的新概念。它的核心是按装备功能发展的需要，多种先进元器件通过异质异构集成技术，以三维集成的结构形式设计、制造具有复杂功能的芯片级规格的微小型电子系统。集成微系统的探测能力、带宽、速度将比现有系统提高100倍以上；同时，它的结构进一步微小型化和低功耗化，预期它的体积、重量和功耗都将比目前的系统下降2～3个数量级，这将极大地提高系统的机动性和隐蔽性。微系统技术将是21世纪各种先进装备系统的核心。美国权威专家评价这是一项引发新一轮革命性装备变革的重大创举。
微系统技术是实现各类微型系统的基础和支撑，是“赋予未来能力”的核心技术，具有微型化、数字化、智能化、多功能、高可靠、多信息融合等特点；通过采用微系统制造和集成技术，将不同材质和不同功能的芯片立体集成融合，将“电子学、光子学、MEMS、架构、算法”五大技术与“传感+处理+通信+执行+能源”五大功能融为一体。使系统功能倍增的同时，大幅度降低体积重量，以满足未来装备对于功能集成度和智能化、轻量化的迫切需求。
美国国防部将微系统技术列为六大军用关键技术之一，在上世纪90年代就专门设立微系统技术办公室（Microsystems Technology Office，MTO）负责实施微系统的发展研究。美国政府以DARPA MTO牵头组织的微系统技术发展资本每年约6亿美元左右，带动了约20亿美元商业资本的投入，建立支撑微系统技术的工业能力体系。
共性关键技术方面，美国利用硅集成电路和MEMS的强有力技术基础，建立了支撑微系统产品发展的技术平台。功能单元集成方面，正在通过发展IC工艺、三维SIP封装、圆片级三维封装、芯片级SIC封装、异质集成等技术，将深亚微米晶体管、微米级传感器、执行器等集成在同一芯片上，研制芯片级多功能集成单元，以发展全谱信号获取、信息处理、通讯、信令执行等智能化的芯片。
DARPA在2010年1月启动了“定位、导航和授时微系统技术”（Micro-PNT）项目的研发工作，如图8所示，该研究旨在利用微系统技术实现微型惯性导航系统。
该项目提出的芯片级复合原子导航仪体积不大于20立方厘米，功耗不超过1W。项目完成后惯性导航系统的体积比目前减小4个数量级，重量降低2个数量级，角速度精度提高2个量级，加速度精度提高1个多数量级，如图9所示。
