为什么加速度计(和其他MEMS器件)很少集成到组件中?


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随着事情的发展,每年越来越多的功能集成到单个芯片中。但是,似乎完全不受此影响的是诸如加速度计和陀螺仪之类的MEMS设备。

尽管实际上有许多设备类别需要加速度计,但将ST和Bosch的一些离群值昂贵(且较弱)的异常除外,将MEMS集成到芯片中似乎极为罕见。我认为原因是技术性的。

我特别对以下问题感兴趣:

  1. 是什么使它们如此稀有?
  2. 流程差异对此有影响吗?
  3. 确实存在的组件如何解决这些问题?

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除了下面提到的过程/成本原因之外,我还要补充一点,您可能不希望 SoC对此进行集成。出于同样的原因,制造商在其目录中有多种加速度计:它们具有不同的规格/精度/价格/等...,而您希望能够选择一种适合您的需求。将错误的芯片集成到芯片中除了提高成本外,没有任何用处。
昏暗的

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他们有时甚至不将MEMS芯片集成到其他MEMS芯片中。您提到的某些类型的传感器在一个封装中有许多相互连接的骰子。
Spehro Pefhany

您的意思是IMU,这些芯片是通过芯片键合集成的。并非每个人都具有这种能力。昂贵是一个相对的名词,我认为它们只有7美元便宜。如果您认为可以将加速度计,磁力计和陀螺仪集成在PCB(尺寸更大)上,请告诉我。请记住,几年前IMU更大而且更昂贵
Voltage Spike '18

Answers:


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如果您的问题是“为什么我们不将它们集成到完整的SOC中”,那么恐怕我在下面并没有真正回答您的问题。其他:

除了这里已经给出的原因之外,它们不仅需要额外的步骤,而且还会折衷一些步骤。换句话说,与CMOS集成时,您的MEMS部件将不如单独处理那样好(或便宜)。CMOS也不会像专用CMOS工艺那样好(例如,MEMS部件的加热步骤会影响CMOS器件的掺杂轮廓。等离子蚀刻,DRIE等许多切割步骤会占用较大的磁场,并且会导致充电以损坏设备)。但是,它已完成:以Melexis MLX90807 / MLX90808压力传感器为例()。

模具图

因此,仅使用不同的进程并连接封装内通常会比较便宜。这是mCube()的示例。您可以在左上图中看到两个骰子。消息人士称,顶部芯片通过硅通孔连接到底部芯片。

芯片与键合线连接

使用键合线互连多个管芯()的示例:

在此处输入图片说明


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为何在控制器内部找不到DRAM内存的相同原因:制作这些内存的过程步骤与标准CMOS工艺太不同了。

甚至向设备添加OTP之类的东西都可能意味着需要额外的4或5个处理步骤,这会使芯片变得更加昂贵。

我不知道EEPROM是否具有成本效益或是否添加了这些,否则它们将无法与具有它们的微控制器竞争。


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  1. 对它们没有需求。

  2. 是的,过程不同。MEMS使用普通IC不需要的DRIE和湿法蚀刻等工艺步骤。包括这些步骤非常昂贵。

  3. 现有组件并没有解决这个问题,它们专注于成为有足够需求(希望)抵消因具有额外处理步骤而导致的价格上涨的组件。


我认为第一点与第二点矛盾。问题似乎是成本过程成本,而不是需求。
Azsgy

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好吧,它们本质上是通过供需联系在一起的。包括过程是昂贵的。在非常特殊的情况下,您可以收回这些昂贵步骤的投资。这些情况取决于有多少需求。在以消费者为导向的市场中,需求将决定将哪些产品投放到该市场。IC是主要由消费者驱动的市场。
DonFusili

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因为加速度计和陀螺仪需要惯性质量,所以质量越大,传感器的灵敏度越高。质量越高,尺寸越大。包含在芯片中比其他任何外围设备都增加了成本。

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