Dlaczego akcelerometry (i inne urządzenia MEMS) tak rzadko są zintegrowane z komponentami?

Sposób, w jaki zmierzamy, z roku na rok coraz więcej funkcji przenosi się do jednego układu. Jednak jedną z rzeczy, która wydaje się całkowicie nietknięta, są urządzenia MEMS, takie jak akcelerometry i żyroskopy.

Pomimo wielu klas urządzeń praktycznie wymagających akcelerometrów, integracja MEMS z układami wydaje się niezwykle rzadka, z wyjątkiem kilku drogich (i słabych) wartości odstających od ST i Boscha. Zakładam, że przyczyna jest techniczna.

W szczególności interesują mnie następujące pytania:

1. Co sprawia, że ​​są tak rzadkie?
2. Czy różnice w procesie mają na to wpływ?
3. W jaki sposób istniejące komponenty omijają te problemy?

Jeśli chodziło Ci o pytanie „dlaczego nie zintegrujemy ich w pełne SOC”, obawiam się, że tak naprawdę nie odpowiadam na poniższe pytanie. Jeszcze:

Oprócz podanych już tutaj powodów, nie tylko wymagają one dodatkowych kroków, ale także kompromisów w zakresie kroków. Innymi słowy, twoja część MEMS nie będzie tak dobra (ani tak tania), gdy zostanie zintegrowana z CMOS, niż byłaby, gdyby była wykonana z osobnym procesem. CMOS również nie byłby tak dobry jak dedykowany proces CMOS (na przykład etapy podgrzewania części MEMS miałyby wpływ na profile domieszkowania urządzeń CMOS. Wiele etapów cięcia, takich jak trawienie plazmowe, DRIE itp., Wykorzystuje duże pola i może powodować ładowanie w celu uszkodzenia urządzeń). Jest to jednak zrobione: weź ten przykład z czujników ciśnienia Melexis MLX90807 / MLX90808 ( źródło ).

Z tego powodu często taniej jest po prostu korzystać z różnych procesów i łączyć się w pakiecie. Oto przykład mCube ( źródło ). Na lewym górnym obrazku widać dwie kości. Według źródła górna matryca jest połączona z dolną za pomocą przelotowych przelotek krzemowych.

Przykład, w którym przewody łączące są używane do łączenia wielu matryc ( źródło ):

Ten sam powód, dla którego nie znajdujesz pamięci DRAM w kontrolerach: kroki procesu, aby je uczynić, są zbyt różne od standardowego procesu CMOS.

Nawet dodanie czegoś takiego jak OTP do urządzenia może oznaczać dodatkowe 4 lub 5 etapów procesu, co powoduje, że układy są droższe.

Nie wiem, czy EEPROM jest po prostu opłacalny, czy też je dodają, ponieważ w przeciwnym razie nie mogą konkurować z mikrokontrolerami, które je mają.

1. Nie ma na nie popytu.

2. Tak, procesy się różnią. MEMS wykorzystuje etapy procesu, takie jak DRIE i trawienie na mokro, które nie są potrzebne do normalnych układów scalonych. Uwzględnienie tych kroków jest (niezwykle) kosztowne.

3. Istniejące komponenty nie omijają tego problemu, koncentrują się na byciu komponentami, w których istnieje wystarczający popyt, aby (miejmy nadzieję) zrównoważyć wzrost ceny spowodowany dodatkowymi etapami procesu.

Ponieważ akcelerometry i żyroskopy wymagają masy bezwładnościowej, im wyższa masa, tym większa czułość czujnika. Im wyższa masa, tym większe wymiary. Włączenie do układu zwiększa koszt bardziej niż jakiekolwiek inne urządzenie peryferyjne.