¿Por qué los acelerómetros (y otros dispositivos MEMS) rara vez se integran en los componentes?

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Con la forma en que se dirigen las cosas, cada vez más funcionalidades pasan a un solo chip cada año. Sin embargo, una cosa que parece permanecer completamente intacta por esto son los dispositivos MEMS como acelerómetros y giroscopios.

A pesar de que muchas clases de dispositivos requieren prácticamente acelerómetros, la integración de MEMS en chips parece sorprendentemente rara, excepto por algunos valores atípicos caros (y débiles) de ST y Bosch. Supongo que la razón es técnica.

En particular, estoy interesado en las siguientes preguntas:

  1. ¿Qué los hace tan raros?
  2. ¿Las diferencias de proceso tienen un impacto en esto?
  3. ¿Cómo los componentes que existen evitan estos problemas?
Azsgy
fuente
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Además de las razones de proceso / costo mencionadas a continuación, agregaría que probablemente no desee que un SoC lo integre. Por la misma razón que los fabricantes tienen múltiples variantes de acelerómetros en su catálogo: tienen diferentes especificaciones / precisión / precio / etc ... y desea poder seleccionar el que se ajuste a sus necesidades. Tener el integrado incorrecto en el chip no sirve para nada, excepto hacerlo más caro.
dim
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Ni siquiera integran chips MEMS en otros chips MEMS a veces. Algunos de los tipos de sensores que menciona tienen varios dados interconectados dentro de un paquete.
Spehro Pefhany
Te refieres a IMU, los chips se integran a través de la unión de troqueles. No todos tienen esa capacidad. Caro es un término relativo, creo que son baratos a solo 7 $. Si cree que podría integrar un acelerómetro, un magnetómetro y un giroscopio en una PCB (que sería de mayor tamaño), hágamelo saber. Tenga en cuenta que hace unos años, las IMU eran más grandes y mucho más caras
aumento de voltaje el

Respuestas:

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Si se refería a su pregunta como "por qué no los integramos en un SOC completo", entonces me temo que realmente no respondo su pregunta a continuación. Más:

Además de las razones ya dadas aquí es que no solo requieren pasos adicionales, sino compromisos en los pasos. En otras palabras, su parte MEMS no será tan buena (o tan barata) cuando se integre con CMOS de lo que sería si se hiciera con un proceso separado. El CMOS tampoco sería tan bueno como un proceso CMOS dedicado (por ejemplo, los pasos de calentamiento de su parte MEMS afectarían los perfiles de dopaje de sus dispositivos CMOS. Muchos pasos de corte como el grabado por plasma, DRIE, etc., usan campos grandes y pueden causar cargar para dañar los dispositivos). Sin embargo, ya está hecho: tome este ejemplo de los sensores de presión Melexis MLX90807 / MLX90808 ( fuente ).

Morir gráfico

Debido a esto, a menudo es más económico usar diferentes procesos y conectarse en el paquete. Aquí hay un ejemplo de mCube ( fuente ). Puedes ver dos dados en la imagen superior izquierda. Según la fuente, la matriz superior está conectada a la inferior con vías de silicio pasantes.

Muere conectado con cables de enlace

Un ejemplo donde los cables de enlace se utilizan para interconectar múltiples matrices ( fuente ):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Joren Vaes
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La misma razón por la que no encuentra memoria DRAM dentro de los controladores: los pasos del proceso para hacerlos son muy diferentes del proceso CMOS estándar.

Incluso agregar algo como OTP a un dispositivo puede significar 4 o 5 pasos de proceso adicionales que hacen que los chips sean más caros.

No sé si EEPROM es rentable o si agregan estos porque de lo contrario no pueden competir con los microcontroladores que los tienen.

Viejo pedo
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  1. No hay demanda para ellos.

  2. Sí, los procesos difieren. Los MEMS utilizan pasos de proceso como DRIE y grabado húmedo que no son necesarios para los circuitos integrados normales. Incluir estos pasos es (extremadamente) costoso.

  3. Los componentes existentes no eluden este problema, se centran en ser componentes donde hay suficiente demanda para (con suerte) compensar el aumento en el precio causado por tener los pasos adicionales del proceso.

DonFusili
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Creo que el primer punto es una contradicción con los dos siguientes. El problema parece ser el costo del proceso de costo, no la demanda.
Azsgy
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Bueno, están inherentemente vinculados a través de la oferta y la demanda. Incluir los procesos es costoso. En casos muy específicos, puede recuperar la inversión de tener estos costosos pasos. Estos casos están determinados por la cantidad de demanda que hay. En un mercado impulsado por el consumidor, la demanda determinará qué productos se ponen en ese mercado. Los circuitos integrados son un mercado predominantemente orientado al consumidor.
DonFusili
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Debido a que los acelerómetros y giroscopios necesitan una masa inercial, cuanto mayor sea la masa, mayor será la sensibilidad del sensor. A mayor masa, mayores dimensiones. Incluirlo en un chip aumenta el costo más que cualquier otro periférico.

dorio
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