Układy scalone i elementy systemów mikroelektromechanicznych (MEMS)

Transkrypt

1 Układy scalone i elementy systemów mikroelektromechanicznych (MEMS)

2 Układy scalone Układ scalony - mikrominiaturowy układ elektroniczny, w którym wszystkie lub część elementów wraz z połączeniami są wykonane nierozłącznie w jednym cyklu technologicznym wewnątrz lub na wspólnym podłożu. 2

3 Chip struktura półprzewodnikowa układu scalonego 3

4 1. Podział ogólny układów scalonych Monolityczne 2. Podział wg stopnia scalenia Hybrydowe małego stopnia scalenia - SSI (Small Scale Integration) - do 100 elementów w układzie średniego stopnia scalenia - MSI (Medium SI) - od 100 do 1000 elementów w układzie dużego stopnia scalenia - LSI (Large SI) - od 1000 do elementów w układzie bardzo dużego stopnia scalenia - VLSI (Very LSI) - ponad elementów w układzie 4

5 3. Podział wg elementów czynnych bipolarne unipolarne (MOS) mieszane 4. Podział wg rodzaju techniki elektronicznej analogowe cyfrowe mieszane 5

6 5. Podział wg sposobu produkcji standardowe, ASIC (Application Specific Integrated Circuits) programowalne układy scalone: (SPLD Simple Programmable Logic Devices, CPLD Complex Programmable Logic Devices, FPGA Field Programmable Gate Array), FPAA Field- Programmable Analog Array 6

7 Systemy mikroelektromechaniczne (MEMS) MEMS (ang Systems"), popularne określenie miniaturowych urządzeń elektro-... Przyrządy MEMS to elementy... o wymiarach mikrometrowych, zawierające trójwymiarowe mikrostruktury wykonane zwykle za pomocą technologii..., podobnych do stosowanych przy wytwarzaniu przyrządów... i układów... 7

8 Przekładnia zębata ~150μm 8

9 Schemat wykonania mikrobelki 9

10 Czujnik piezorezystancyjny ciśnienia 10

11 Czujnik pojemnościowy ciśnienia 11

12 Akcelerometry (poziomy i pionowy) Czujniki ruchu MEMS 12

13 Akcelerometr pionowy 13

14 Napędy 1. Napęd elektrostatyczny Q DC U DC _ F M = F E x ( U ) DC 14

15 2. Napęd elektrotermiczny Po wysterowaniu Położenie spoczynkowe

16 Przełącznik z napędem elektroststycznym 16

17 Silnik rotacyjny 17

18 Elektroniczna ważka Antena Skrzydła MEMS Czujki akustyczne Kamera Przekładnia transmisyjna Motor Baterie Konwerter mocy Autopilot 18

19 Rynek MEMS w 2005 i prognoza na 2010 rok (źródło: WTC) Telefony komórkowe, kamery 46 mln dol. 380 mln dol. VoIP 10,5 mln dol. 250 mln dol. Motoryzacja 42 mln dol. Aparaty słuchowe 8 mln dol. Suma 56,5 mln dol. 680 mln dol. 19

20 Nowe i przyszłościowe zastosowania MEMS w elektronice konsumenckiej Grupa Wykonywana funkcja Przykłady produktów Układ MEMS Producenci Telefo ny komór kowe Stabilizatory obrazu, obsługa menu Mikrofon Samsung SGH E760, Nokia 3230 Motorola RAZR Akcelerometr, żyroskopy Mikrofon STMicroelectronics, Memsic, Analog Devices, Freescale, Bosch Sensortec, VTI Knowles Acoustics, Akustica, Sonion, Infineon Układy RTC Oscylatory SiTime 20

21 Apar aty cyfr owe Kam kord ery Stabilizacja obrazu Stabilizacja obrazu, ochrona przed upadkiem Układy RTC Sanyo, Panasonic, Lumix, Pentax Optio A10 Canon, Sony Panasonic JVC 30- GB, Toshiba 60-GB Żyroskopy, akcelerometry Żyroskopy, akcelerometry Rezonatory Analog Devices, Kionix, NEC Tokin, Murata, Seiko Epson, Invensense Analog Devices, Kionix, NEC Tokin, Murata, Seiko Epson, Invensense, Fujitsu Silicon Clock, SiTime, Discera 21

22 Noteboo ki Ochrona przed upadkiem Acer Gravisense, Toshiba, EasyGuard, Apple, R50 i T41, SuddenMotion, IBM Thinkpad Akceler ometry Kionix, Analog Devices, Memsic Mikrofony Fujitsu Lifebook Q2010 Cyfrowy mikrofon Akustica Odtwarz acze MP3 Roboty, zabawki dla dzieci Ochrona przed upadkiem Sensory ruchu ipod Kirby, Segway, Sony Aibo Akceler ometry Akceler ometry Kionix, Analog Devices ST Microelectronics, Analog Devices, Kionix, VTI, Bosch Sensortec Konsole do gier Sensory ruchu Nintendo Wii, Sony PS3 Akceler ometry ST Microelectronics, Analog Devices Inteligen tne ubranie Sensory ruchu Polar, Adidas, Nike, Suunto Akceler ometry VTI, Bosch Sensortec 22