Почему акселерометры (и другие МЭМС-устройства) так редко интегрируются в компоненты?

С развитием событий все больше и больше функций с каждым годом перемещается в один чип. Тем не менее, одна вещь, которая, похоже, осталась совершенно нетронутой, — это устройства MEMS, такие как акселерометры и гироскопы.

Несмотря на то, что многим классам устройств практически требуются акселерометры, интеграция МЭМС в чипы кажется удивительно редкой, за исключением нескольких дорогих (и слабых) выбросов от ST и Bosch. Я предполагаю, что причина техническая.

В частности меня интересуют следующие вопросы:

  1. Что делает их такими редкими?
  2. Влияют ли на это различия в процессах?
  3. Как существующие компоненты решают эти проблемы?
В дополнение к причинам процесса/стоимости, упомянутым ниже, я бы добавил, что вы, вероятно, не хотите , чтобы SoC интегрировал это. По той же причине, по которой производители имеют в своем каталоге несколько вариантов акселерометров: у них разные характеристики/точность/цена/и т. д., и вы хотите иметь возможность выбрать тот, который соответствует вашим потребностям. Интеграция неправильного чипа в чип не приносит никакой пользы, кроме удорожания.
Иногда они даже не интегрируют микросхемы MEMS в другие микросхемы MEMS. Некоторые типы датчиков, которые вы упомянули, имеют несколько взаимосвязанных кубиков внутри одного корпуса.
Вы имеете в виду IMU, чипы интегрированы посредством соединения кристаллов. Не у всех есть такая возможность. Дорого — понятие относительное, я думаю, что они дешевые всего за 7 долларов. Если вы считаете, что можете интегрировать акселерометр, магнитометр и гироскоп на печатной плате (которая будет большего размера), дайте мне знать. Имейте в виду, что несколько лет назад IMU были больше и намного дороже.

Ответы (4)

Если вы имели в виду свой вопрос как «почему мы не интегрируем их в полноценный SOC», то, боюсь, я не совсем отвечаю на ваш вопрос ниже. Еще:

В дополнение к причинам, уже приведенным здесь, это то, что они требуют не только дополнительных шагов, но и компромиссов по шагам. Другими словами, ваша часть MEMS не будет такой хорошей (или такой дешевой), когда она интегрирована с CMOS, чем если бы она была сделана с помощью отдельного процесса. КМОП также не будет так хороша, как специальный процесс КМОП (например, этапы нагрева вашей детали MEMS повлияют на профили легирования ваших устройств CMOS. Многие этапы резки, такие как плазменное травление, DRIE и т. д., используют большие поля и могут вызвать заряжать, чтобы повредить устройства). Тем не менее, это сделано: возьмите этот пример с датчиков давления Melexis MLX90807/MLX90808 ( источник ).

Умереть графика

Из-за этого часто дешевле просто использовать разные процессы и подключаться в пакете. Вот пример от mCube ( источник ). Вы можете видеть, как двое умирают на верхнем левом изображении. По словам источника, верхний кристалл соединен с нижним сквозными кремниевыми переходными отверстиями.

Die, связанный с помощью проводов

Пример, где соединительные провода используются для соединения нескольких кристаллов ( источник ):

введите описание изображения здесь

По той же причине, по которой вы не найдете память DRAM внутри контроллеров: этапы процесса их изготовления слишком отличаются от стандартного процесса CMOS.

Даже добавление чего-то вроде OTP к устройству может означать дополнительные 4 или 5 технологических шагов, что делает чипы более дорогими.

Я не знаю, является ли EEPROM просто экономически выгодным или они добавляют их, потому что в противном случае они не могут конкурировать с микроконтроллерами, у которых они есть.

  1. На них нет спроса.

  2. Да, процессы разные. В MEMS используются этапы процесса, такие как DRIE и жидкостное травление, которые не нужны для обычных ИС. Включение этих шагов является (чрезвычайно) дорогостоящим.

  3. Существующие компоненты не решают эту проблему, они сосредоточены на том, чтобы быть компонентами, спрос на которые достаточен, чтобы (надеюсь) компенсировать увеличение цены, вызванное наличием дополнительных этапов процесса.

Я думаю, что первый пункт противоречит вторым двум. Проблема, по-видимому, заключается в стоимости процесса, а не в спросе.
Ну, они неразрывно связаны спросом и предложением. Включение процессов дорого. В очень специфических случаях вы можете окупить инвестиции в эти дорогостоящие шаги. Эти случаи определяются тем, насколько велик спрос. На рынке, управляемом потребителем, спрос будет определять, какие продукты будут представлены на этом рынке. Рынок интегральных схем преимущественно ориентирован на потребителей.

Поскольку акселерометрам и гироскопам нужна инерционная масса, чем больше масса, тем выше чувствительность датчика. Выше масса, выше габариты. Включение в чип увеличивает стоимость больше, чем любое другое периферийное устройство.

Почему акселерометры (и другие МЭМС-устройства) так редко интегрируются в компоненты?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v