بالإضافة إلى RF MEMS، التي تهيمن عليها Broadcom وQorvo، هناك 10 فئات أخرى من المنتجات تختار تكنولوجيا ترسيب الأغشية الرقيقة الكهرضغطية، بما في ذلك مكبرات الصوت الدقيقة، والميكروفونات، ومذبذبات MEMS، والتركيز التلقائي، والتبريد الجزئي.
نيتريد الألومنيوم (AIN)، بما في ذلك AlN المخدر، والرصاص تعتبر تيتانات الزركون (PZT) هي المواد الرئيسية لترسيب الأغشية الرقيقة لمحولات الطاقة، حيث يوفر كل منها خصائص استشعار وتشغيل مميزة.
وبعيدًا عن الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة للترددات الراديوية، تبرز الأنظمة الكهروميكانيكية الكهروميكانيكية كواحدة من أكثر القطاعات ديناميكية في صناعة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة.
تعتبر هذه التقنية مؤثرة بشكل خاص في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية، حيث تعمل على تشغيل مكبرات الصوت الدقيقة والميكروفونات والتركيز التلقائي MEMS والعديد من أجهزة الاستشعار والمشغلات الجديدة قيد التطوير حاليًا.
وبينما تباطأت السوق في العامين الماضيين بسبب الرياح الاقتصادية العالمية المعاكسة، إلا أنها الآن مهيأة لتجدد الزخم.
لقد عرفت الكهرباء الضغطية منذ ما يقرب من قرن من الزمان، ومع ذلك، لا يمكن تطوير سوى عدد قليل من المواد بشكل فعال لعمليات أشباه الموصلات.
توفر كل من الأغشية الرقيقة PZT وAlN وSc-doped AlN خصائص مميزة تحدد الأداء للتطبيقات المستهدفة.
تنعكس اختيارات المواد هذه في التنوع الكبير للمنتجات التي يكون فيها ترسيب AlN للأغشية الرقيقة أكثر قابلية للتطبيق على تطبيقات الاستشعار، بينما يساهم PZT للأغشية الرقيقة بشكل أساسي في تشغيل الخصائص.
طورت العديد من المسابك خبرة قوية في قدرات الترسيب الكهرضغطية.
وإلى جانب المسابك، يستفيد المصنعون من الشراكات ونماذج الأعمال المبتكرة لتقليل الجداول الزمنية للتطوير، وبالتالي تسريع دخول السوق وتوسيع نطاق اعتماد بيزوMEMS– الحلول القائمة
يقول أوليكسيل براتاش من شركة يول: “في نظام بيزو إم إي إم إس، نرى التقارب بين علوم المواد التي أثبتت جدواها وتصنيع أشباه الموصلات المتقدمة. ويفسر هذا المزيج الانتشار السريع للمنتجات والتطبيقات، بدءًا من المكونات الصوتية وحتى منصات الاستشعار من الجيل التالي.”
تشتمل الأجهزة على مكبرات الصوت الدقيقة ومقاييس تسارع الصوت والميكروفونات وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية والتركيز التلقائي MEMS للعدسات.
يتم دمج مكبرات الصوت الدقيقة MEMS من xMEMS (Montara، Cowell) وUSound (Achelous، Conamara)
في العديد من الأجهزة الاستهلاكية مثل Singularity ONI وSoundPEATS Capsule3 Pro+ وSoranik Hearing’s سماعات الأذن MEMS-3S.
تم دمج أجهزة قياس تسارع الصوت والميكروفونات من شركة Qualcomm (Vesper سابقًا) في سماعات الأذن Technics والساعات الذكية Misfit وكاميرات Arlo.
وأجهزة الموجات فوق الصوتية والبصرية، بما في ذلك مستشعرات نطاق CH-101 من TDK وعدسة التركيز التلقائي TLens من PoLight ASA، المدمجة في أجهزة AR/VR مثل Magic Leap 2 وHTC Vive Focus Plus.
الاختلافات في عمليات MEMS، والتعبئة، وعقد ASIC، والتصميمات الهيكلية تشكل الأداء والتكاليف، مما يمكّن الشركات المصنعة من تمييز منتجاتها في سوق تنافسية.
باستخدام تقنيات المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX)، تم تحليل الطبقات الكهرضغطية لكل جهاز تم فحصه، إلى جانب خصائص المواد، وتقنية الترسيب، والسمك.
يقول براتاش: “من خلال مقارنة أجهزة بيزوMEMS عبر البنيات وهياكل التكلفة، فإننا نقدم منظورًا فريدًا حول المكان الذي يحدث فيه الابتكار حقًا وكيفية إنشاء القيمة في سلسلة التوريد”.
MEMS – الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة
