解读全球MEMS传感器技术发展的瓶颈与阻碍

2020-05-30
关注
摘要 每种类型的MEMS传感器都必须采用一种专用的生产工艺来设计和制造,这种工艺可能需要5到7年才能推向市场,因此阻碍了MEMS传感器的批量生产。

  传感器无处不在,微机电系统(MEMS)市场价值数十亿美元,然而,这个行业存在一个巨大的问题,阻止了它快速增长到数万亿。每种类型的MEMS传感器都必须采用一种专用的生产工艺来设计和制造,这种工艺可能需要5到7年才能推向市场。除了建造第二条相同的生产线外,提高产量也很困难,没有规模经济,因为每个过程都是独特的。

  这个瓶颈阻碍了物联网在任何地方都有智能传感器节点的愿景,因为用现有的MEMS制造技术,要将其扩大到数万亿个节点是不可能的。据悉,一家电子公司用一种新的方法解决了这个问题,这种方法可以制造MEMS传感器,这种传感器采用与生产几乎所有电子芯片(CMOS,互补金属氧化物半导体)相同的标准生产技术。它被用在世界上所有主要的工厂中,因此可以生产的传感器数量没有限制。

  目前的MEMS器件包括一个芯片和构成传感器的运动部件,该传感器安装在硅片的表面上,第二个芯片包含所有的控制电子器件。第二个芯片很容易使用标准的CMOS工艺制造,但是第一个芯片,带有微小的移动机械部件,是需要专利处理的部件,因此是阻止产量快速增长的限制因素。

  该解决方案是通过收缩MEMS部件,使其在控制芯片的各层中形成,从而使两个部件在一个芯片中。MEMS结构由金属层构成,其制作方法与普通CMOS芯片相同。然后,通过腐蚀周围的二氧化硅来释放结构,使其能够自由移动。

  这在理论上听起来很简单,但在实践中,释放的金属MEMS结构由于金属中的应力而变形,这只是金属释放时的一个问题。这是因为CMOS工艺从未设计成以这种方式释放金属层。该团队花了多年时间研究和完善释放时稳定的微机电系统结构。为这些设计申请专利将防止其他人仿效纳努森在CMOS中对微机电系统的突破。

  纳米材料制造的MEMS结构比现有的MEMS结构小10倍,有效地将它们从微观领域带入纳米尺度,使之成为纳米机电系统(Nano Electro-Mechanical Systems)。其中一种NEMS运动传感器结构的尺寸只有100×150微米,占芯片面积的比例不到10%,其余的是控制电子器件。

  最初,该团队将制造只有一种传感器的设备,第一种是二维运动传感器。然而,由于传感器结构非常小,很容易在同一芯片上包含几种不同类型的传感器结构,因为使它们相同的方法。另外,控制电子器件可以重复使用,这样芯片的整体尺寸只会随着传感器结构的增加而略微增大。

  因此,该团队通过使用标准CMOS生产技术,同时解决成本(现在可以利用巨大的规模经济来降低价格)和批量生产(现在可以在任何工厂生产)的限制因素,从而解决了微机电系统增长的瓶颈。

  此外,这种纳米传感器的新技术还有其他好处。最终包装的产品比目前的同类产品要小得多。目前的MEMS设计需要两块芯片,封装后体积为4mm3。该NEMS解决方案仅为一个芯片,因此封装体积更小,仅为1立方米。节省3mm3的空间对于空间更大的应用来说意义重大,这也是公司第一个目标市场是耳塞的原因。

  使用纳米传感器有两个问题可以解决。第一种是使用寿命,因为小的外形意味着电池很小。每更换一个传感器可节省3mm3的电量,使更大的电池可用于更长的收听体验。当多个传感器组合成以上提出的解决方案,节省的成本甚至更大。

  自新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,传感器专家网一直密切关注疫情进展,根据国家及地方政府的最新调控与安排,为更好的服务相关企业,在疫情期间,传感器专家网免费发布企业相关文章,免费成为传感器专家网认证作者,请点击认证,大家同心协力,抗击疫情,为早日打赢这场防控攻坚战贡献自己的一份力量。

  • MEMS传感器
  • 芯片
您觉得本篇内容如何
评分

相关产品

司南传感 MEMS微热板芯片 传感器附件

产品特性: ·集成微型加热器和叉指电极 ·悬膜式结构 ·面积小,利于集成 ·功耗低 ·可靠性高 ·控温准确 应用: ·各种 MEMS 气体传感器 ·实验设备

南方泰科 TK1300B 压力传感器模块

TK1300B型气压传感器芯片采用基板加金属帽封装,上面集成了MEMS压力传感器芯片和可编程智能调理芯片,对传感器做了信号放大、温漂及非线性软件补偿,数字压力输出。TK1300B型压力芯片集成度高、体积小、可SMT贴片,适用于大批量生产。

埃森塔 AMB2718KM系列气流传感器 气流传感器

AMB2718KM系列是一款适用于电子烟吸烟状态检测的MEMS气流传感器,当内置 MEMS芯片感应到气压变化时,MEMS芯片将气压变化量转换为电容变化量,而MEMS芯片与外 置 ASIC芯片输入端相连,

CWSG 启微数感 CWSG-W200 配套产品

微热板芯片是基于MEMS制造技术开发的创新产品,专为MEMS气体传感器设计。它拥有独特的悬膜式结构,确保了低功耗和高可靠性。该芯片集成了微型加热器和叉指电极,其中微型加热器为气体传感器提供最佳工作温度,叉指电极则负责检测气敏材料的电阻变化。体现了高度的集成化和微型化设计。

午芯 WXP380 DPS310 BMP380 SLP06 HP30 压力传感芯片

WXP380基于SWOT开发平台的电容式MEMS高性能数字气压传感器 电容式MEMS压力传感器快速代DPS310 BMP380 SLP06 HP303B 午芯高科WXP380气压传感器   高性能: - “电容式”噪声超低的高精度MEMS气压传感器; - 高度差测量精确度小至2cm; - 可在很大的温度范围内(-40~85°C)实现精确而稳定的性能。WXP380 基于其SWOT开发平台的“电容式”MEMS高性能数字气压传感器 电容式MEMS压力传感器  快速代替 DPS310  BMP380 SLP06 HP303B “WXP380气压传感器的“电容式”MEMS芯片填补了国内技术空白!”“基于SWOT开发平台的WXP380气压传感器,采用午芯高科完全拥有自主核心知识产权的“电容式”MEMS芯片,极大地提高了传感器的温度稳定性(因为电容式芯片对温度不敏感);功耗非常低(电容式芯片的测量几乎

Chipsensing 知芯传感 ZP700KLAx LGA封装绝压压力传感器

ZP700KLAx系列压力传感器是一款模拟输出压力传感器,其核心部分采用知芯自主专利产权的MEMS压阻芯片。本产品主要用于测量胎压,也可以用于汽车、工业和消费电子等领域。

Ampron 安培龙 燃油蒸汽压力传感器 MEMS压力传感器

本产品用先进的微机电原理制作,核心技术为基于压阻效应的MEMS压力传感器芯片和高性能的信号调理AISC芯片,品质优良,封装精密,运用了成熟可靠的标定、补偿和保护技术,响应速度快、可靠性高、稳定性好,是一款高性价比的传感器产品,燃油蒸汽压力传感器是实时测量燃油管内的压力,确保碳罐系统正常工作,降低排放。

美思先端 MTP20-A6-CH4 气体传感器

MTP20-A6-CH4 红外热电堆气体传感器是一款采用TO-39封装的双通道甲烷气体传感器,内置MEMS热电堆芯片,3.40/3.95μm窄带滤光片,具有高灵敏度、高精度NTC等特性。广泛应用于NDIR甲烷气体探测器、井底安全监控以及工业过程监控等领域。

汇投智控 《 HT1022D 》 压力传感器

《HT1022D》采用HT-FC-MEMS硅压阻系列压力芯片,该芯片是汇投智控自主研发高性能压力敏感元件,是制造压力传感器及压力变送器的核心部件,芯片采用倒装焊通孔技术,体积小、高可靠、高稳定性,该芯片能够适用于各种压力检测场合

Sencoch 芯感智 GZG362型 气体传感器

GZG362型双通道CH4气体传感器产品特点:  MEMS热电堆芯片  TO-39封装(双通道)  高精度NTC  3.435/3.95μm窄带滤光片  快速响应、高信号 应用领域:  NDIRCH4 气体探测器  工业过程监控  井底安全监控  屋内气体泄漏监控

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

广告

传感世界

关注传感器世界中的一切动态。

关注

点击进入下一篇

去年士兰微MEMS传感器业务营收同比增长超120%

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘