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我们为什么需要MEMS?

作者:admin  更新时间:2019-07-09

我们为什么需要MEMS?

  “他们告诉我一种小手指指甲大小的电动机。他们告诉我,目前市场上有一种装置,通过它你可以在大头针头上写祷文。但这也没什么;这是最原始的,只是我打算讨论方向上的暂停的一小步。在其下是一个惊人的小世界。公元2000年,当他们回顾当前阶段时,他们会想知道为何直到1960年,才有人开始认真地朝这个方向努力。”——理查德·费曼,《底部仍然存在充足的空间》发表于1959年12月29日于加州理工大学(Caltech)举办的美国物理学会年会。但我们可能会问:为什么要在这样一个微小尺上生成这些对象?

  MEMS器件可以完成许多宏观器件同样的任务,同时还有很多独特的优势。这其中第一个以及最明显的一个优势就是小型化。如前所述,MEMS规模的器件,小到可以使用与目前集成电路类似的批量生产工艺制造。如同集成电路产业一样,批量制造能显著降低大规模生产的成本。在一般情况下,微机电系统也需要非常量小的材料以进行生产,可进一步降低成本。

  除了价格更便宜,MEMS器件也比它们更大等价物的应用范围更广。在智能手机、相机、气囊控制单元或类似的小型设备中,竭尽所能也设计不出金属球和弹簧加速度计;但通过减小了几个数量级,MEMS器件可以用在容不下传统传感器的应用中。

  易于集成是MEMS技术的另一个优点。因为它们采用与ASIC制造相似的制造流程,MEMS结构可以更容易地与微电子集成。将MEMS与CMOS结构集成在一个真正的一体化器件中虽然挑战性很大,但并非不可能,而且在逐步实现。与此同时,许多制造商已经采用了混合方法来创造成功商用并具备成本效益的MEMS产品。

  德州仪器的数字微镜器件(DMD)就是其中一个案例。DMD是TIDLP技术的核心,它广泛应用于商用或教学用投影机单元以及数字影院中。每16平方微米微镜使用其与其下的CMOS存储单元之间的电势进行静电致动。灰度图像是由脉冲宽度调制的反射镜的开启和关闭状态之间产生的。颜色通过使用三芯片方案(每一基色对应一个芯片),或通过一个单芯片以及一个色环或RGB LED光源来加入。采用后者技术的设计通过色环的旋转与DLP芯片同步,以连续快速的方式显示每种颜色,让观众看到一个完整光谱的图像。