Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

Меню сайта
Категории раздела
Наш опрос
Оценка сайта нано-е.рф
Всего ответов: 57
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Главная » Статьи » Компьютерный практикум и ИТ (МИФИ) » Конспекты (курсы КП и ПК)

МЭМС/НЭМС

 



 Ник на форуме: KaznacheevAS





























Тест



Word-1



Word-2



Word-3



Word-4



Word-Ист



Гост 7.32



AT-1



Итог



Оценка



0.75 



0.63



0.81



0.76



0.80



13.4



0.51



0.67




 



Оглавление



1.Введение 5



2.История и Архитектура 6



3.Материалы, структура и технологии 8



4.Технология DLP 12



5.МЭМС и дисплеи 15



6.МЭМС и принтеры 16



7.МЭМС в медицине 18



8.Дальнейший экономический рост 20



   Компании 21



   Примечание 22



   Заключение 23



   Список литературы 24



 



 





  •  



Если коротко и попроще, то MEMS – это та же процессороподобная микроэлектроника, только с ультрамелкими механическими движущимися элементами, интегрированными в единую систему с электроникой.  Насколько мелкими, можно судить по фотографии (см. фото), где шестеренка, с почти тремя десятками зубцами, надета на кутикулярный волосок головы муравья. Если строго и научно, то MEMS - это механические структуры, созданные в ограниченном объеме твердого тела или на его поверхности в виде сложных микросистем субмиллиметрового размера, представляющих собой упорядоченные композиции областей материала с заданным составом, структурой и геометрией, статическая или динамическая совокупность которых обеспечивает реализацию процессов генерации, преобразования и передачи энергии в тесной интеграции с восприятием, обработкой, трансляцией и хранением информации при выполнении запрограммированных операций и действий в требуемых условиях эксплуатации с заданными функциональными, энергетическими, временными и надежностными показателями.




 



2. История и архитектура



 



Для начала немного истории. По большому счету, началом развития МЭМС можно считать 1954 год. Именно тогда был открыт пьезорезистивный эффект кремния и германия, который лег в основу первых датчиков давления и ускорения. Через 20 лет — в 1974 году — компанией National Semiconductor впервые было налажено массовое производство датчиков давления. А в 1990-х годах рынок микроэлектромеханических систем значительно вырос благодаря началу использования различных миниатюрных сенсоров в автомобильной электронике.



MEMS-системы получили приставку «микро-» из-за своих размеров. Составные части таких устройств имеют размеры от 1 до 100 мкм, а размеры готовых систем варьируются от 20 мкм до 1 мм.



 



В плане архитектуры МЭМС-устройство состоит из нескольких взаимодействующих механических компонентов и микропроцессора, который обрабатывает данные, получаемые от этих компонентов. Какого-то стандарта для механических элементов нет: по своему типу они могут сильно различаться в зависимости от назначения конкретного устройства.



В качестве материалов для производства МЭМС могут использоваться, как и традиционный кремний, так и другие материалы: например, полимеры, металлы и керамика. Чаще всего механические системы изготавливаются из кремния. Его основные преимущества заключаются в физических свойствах. Так, кремний очень надежен — он может работать в течение триллионов циклов операций и при этом не разрушаться. Что касается полимеров, то этот материал хорош тем, что его можно производить в больших количествах и, что самое важное, с множеством различных характеристик под конкретные задачи. Ну а металлы (золото, медь, алюминий), в свою очередь, обеспечивают высокие показатели надежности, хоть и уступают по качеству своих физических свойств кремнию.



Стоит отдельно упомянуть и о таких материалах, как нитриды кремния, алюминия и титана. Благодаря своим свойствам они широко используются в микроэлектромеханических системах с пьезоэлектрической архитектурой.



Что касается технологий производства МЭМС, то здесь используется несколько основных подходов. Это объемная микрообработка, поверхностная микрообработка, технология LIGA (Litographie, Galvanoformung и Abformung — литография, гальваностегия, формовка) и глубокое реактивное ионное травление.



Объемная обработка считается самым бюджетным способом производства МЭМС. Ее суть заключается в том, что из кремниевой пластины путем химического травления удаляются ненужные участки материала, в результате чего на пластине остаются только необходимые механизмы.



 



 



Глубокое реактивное ионное травление почти полностью повторяет процесс объемной микрообработки, за исключением того, что для создания механизмов используется плазменное травление вместо химического. Полной противоположностью этим двум процессам является процесс поверхностной микрообработки, при котором необходимые механизмы «выращиваются» на кремниевой пластине путем последовательного нанесения тонких пленок. И, наконец, технология LIGA использует методы рентгенолитографии и позволяет создавать механизмы, высота которых значительно превышает ширину.



В целом, все МЭМС можно разделить на две большие категории: сенсоры и актуаторы. Различаются они принципом своей работы. Если задача сенсора состоит в преобразовании физических воздействий в электрические сигналы, то актуатор выполняет прямо противоположную работу, переводя сигнал в какие-либо действия. Тот же акселерометр является сенсором, а в качестве примера устройства, использующего актуаторы, можно привести DLP-проектор (Digital Light Processing).

 



 



3. Материалы, структуры и технологии



 



Материалы. При создании MEMS систем используется огромное количество разнообразных материалов. Их можно разделить на две группы. Первую группу составляют конструкционные (композиционные) материалы, выполняющие функции несущих конструкций для механических подвижных частей, опор, токоразводки или смазки. В нее входят: стекло, некоторые виды пластика, монокристаллический кремний, поликристаллический кремний, пористый кремний, диоксид и нетрид кремния, полиамид, вольфрам, никель, медь, золото и углерод. 



Для длительного функционирования MEMS машин в агресивных средах несомненный интерес представляет композиция «карбид кремния на нитриде алюминия», где карбид кремния является отличным полупроводником, а нитрид алюминия – диэлектриком с пьезоэлектрическими свойствами. К тому же, оба материала оптически активны, в том числе в УФ области спектра, имеют высокую темплопроводность и температуру Дебая, характеризующую стойкость материала к внешним воздействиям (термическим, химическим, радиационным).



Вторую группу образуют так называемые активные или «интеллектуальные» материалы, выполняющие в MEMS системах функции источников движения, механизмов передачи движения, сенсорных и активирующих сред, геометрической и объемной памяти, и выполняющие данные функции за счет электростатических, электромеханических, пъезоэлектрических, магнитных и оптических явлений и сил. К этим «умным» материалам можно отнести различные сплавы титана и никеля, окись цинка, кварц, пъезокерамику.



Структуры. Что же на сегодняшний день по MEMS технологиям создается? Какие стуктуры? Отвечу, - очень и очень многое. Судите сами:



 



Микросенсоры




  • механические (на давление, ускорение, гравитацию, вибрацию, инфра-, и ультразвук);

  • лазерно-оптические (на движение, изменение электромагнитного спектра излучения);

  • термические (на изменения в широком диапазоне температур);

  • радиоционные (на рентгеновсое, α-, β-, γ-излучения);

  • магниторезестивные (на изменение магнитного поля);

  • химические (на токсины, яды и примеси);

  • биохимические (на ДНК, белки, вирусы и бактерии);

  • иммунологические (на иммуноглобулины и антитела);

  • генные (на определенные гены или участки генов).



Приводы (актуаторы)




  • термические приводы (выполняют механическую работу за счет расширения, искревления или выпрямления материала под действием нагревания или охлаждения);

  • электростатические актуаторы (выполняют механическую работу за счет отталкивания подвижных элементов конструкций, заряженных одноименными зарядами или притягивания – разноименными);

  • электромагнитные приводы (совершают механическую работу за счет сил индуктивности);

  • вибрационные (переводят колебательные, вибрационные движения в линейные).



Моторы (двигатели)



электромагнитные микромоторы (обеспечивают продолжительное циклическое круговое вращение элементов конструкций за счет сил индуктивности).



Преобразователи и генераторы




  • света в электричество;

  • электричества в свет;

  • температурной разницы в электричество; • электричества в высокочастотный звук. Насосы и фильтры

  • насосы (обеспечивают нагнетательное движение жидкостей и газов по микрополостям);

  • фильтры (обеспечивают жидкостную и газовую фильтрацию и абсорбцию веществ в микроаналитических системах).



Элементы сопряжения MEMS конструкций




  • шестеренки;

  • рычаги и кронштейны;

  • реверсные механизмы; • замочные механизмы.



 



Где же применяются все эти замысловатые электромеханические микроконструкции, организованные в MEMS системы? Приведу лишь некоторые, самые яркие примеры: в «in vitro» портативных  диагностических приборах (в том числе, в так называемых, лабораториях на чипе), в хроматографических анализаторах высокого разрешения, в пьезосоплах струйных принтеров и в магнитооптических головоках накопителей на жестких, CD/DVD дисках, в излучающих матрицах проекционных аппаратов, гироскопах, акселерометрах, инклинометрах, динамометрах и микроспектрометрах, в медицинских зондах кардиопейсмекерных стимуляторов и кохлеарных имплантантов слуховых аппаратов, в микросистемах подачи лекарственных сред, в военных и гражданских микророботах.



Технологии.       На сегодняшний день, за почти двадцатилетний период существования микромеханики, разными       академическими лабораториями    и комерческими компаниями создано, наверно, несколько сот самых         разнообразных технологий    и        методов конструирования MEMS систем. Все они носят названия либо



той лаборатории, где были разработаны, либо аббревеатуру слов, обозначающих те или иные стадии технологического процесса, либо и первое, и второе вместе. Расскажу лишь о некоторых из них.



EFAB. Технология EFAB5 (Electrochemical FABrication) – новая технология, основанная на гальваническом осаждении металлов на изолирующих поверхностях, и с последующим растворением изоляционного материала, позволяет создавать трехмерные механические микроструктуры, сложно переплетенные между собой, разработана двумя научными учреждениями -  Information Sciences Institute (ISI) и University of Southern California, при финансировании военного агентства DARPA.



В отличие от традиционных методов (см. ниже), EFAB-технология позволяет формировать трехмерные микроструктуры с сумасшедшим количеством независимых 5-микронных слоев, до 1000, как заявляют разработчики EFAB, к тому же, она не требует сверхчистых помещений, полностью автоматизирована и с меньшим количеством технологических этапов, и занимает на создание каждого слоя всего несколько минут, в отличие от других методов, где на постройку одного слоя может уходить и несколько дней.



LIGA технология. В начале 80-х годов в германском Центре ядерных исследований в Карлсруэ (Karlsruhe Nuclear Research Center) была разработана первая технология формирования объемных структур высотой в несколько миллиметров с очень ровными прямоугоными гранями, и при поперечном сечении MEMS-детали от всего в 5-7 микрон, до 300-500, с использованием жесткого излучения, прецизионного литья полимерами по заданной форме и гальванического осаждения металлов на микроповерхностях, получившей название LIGA-технология6 (LIGA – аббревиатура немецких слов «Litographie»  - литография, «Galvanoformung» – гальванообработка, «Abformung» – прессование).  



Сущность   метода        заключается        в использовании не простого рентгеновского излучения от рентгеновской лампы, а полученного при помощи ускорителя элементарных частиц – синхротрона. Синхротронное рентгеновское излучение является       очень          мощным,    и       имеет сверхмалое расхождение электромагнитного пучка   (не больше 0,006°), т.е. фактически, формируется пучок параллельных лучей, отсюда и очень ровные         отвесные стенки        у        MEMSконструкций.     Глубина     проникновения



такого рентгеновского излучения в полимерный материал может достигать нескольких миллиметров. Это очень много. Микродетали, полученные этим методом, выходят очень объемными, лишенные планарности.



Если вкратце, то этапы LIGA-технологии, следующие: берется пластик PMMA (polymethylmethacrylate) и через маску заданной формы7, т.е. с топологическим рисунком нашей будущей детали (см. фото 8), пропускается синхротронное рентгеновское излучение. Так как хромированная маска сама не пропускает излучения, рентгеновские лучи попадают на пластик только по профилю рисунка, разрушая его, и делая в нем утопленную форму детали. Дальше наносится тонкий слой металла, например, никеля, после чего химически удаляется весь полимер, обнажая трехмерную металлическую форму детали, которая в дальнейшем будет служить в качестве пресс-формы. В такую прессформу заливаются разные расплавленные полимеры, после остывания их извлекают и шлифуют на очень мелких абразивах. В итоге получается MEMSдеталь, например, шестеренка или реверсная балка с зубцами.



SUMMiT технология. Эта технология (см. схему на рис.2) помоложе, чем LIGA, была разработана ведущей лабораторией по производству MEMS систем – Национольной Лабораторией Сандия. Технология SUMMIT(Sandia Ultra-planar Multi-level MEMS Technology) – основана на создании четырехслойных поликристаллических кремниевых механических структур, где первый неподвижный слой (Silicon substrate) образует механическую и электрическую основу для остальных трех подвижных слоев. Самым идеальным на сегодняшний день материалом для создания MEMS машин является поликристаллический кремний (поликремний, Poly-0,1,2,3).



Его механические свойства превосходны: он прочнее стали в 100 раз (2-3 ГПа, а сталь – 200МПа-1ГПа), более гибче и меньше изнашивается. Производство его полностью совместимо с современными IC-технологиями создания чипов, более того он используется при изготовлении электродов транзисторных элементов процессоров. Конвейерное производство MEMS систем возможно в больших объемах и очень низкой себестоимостью изделия. Благодаря этому, поликремний интенсивно используется при создании микромашин во всем мире.



Механические      структуры MEMS        систем создаются при помощи методов тонкопленочной фотолитографии и химического травления. Повторяя эти процедуры от слоя к слою, как со структурами из поликристаллического кремния, так и с изолирующими SiO2-слоями (Oxide-1,2,3), формируются 11 сложных трехмерных масок, то же количество, что и в более простом CMOS ICпроцессе. Далее         SiO2 химически удаляется травлением,    оголяя наружу       механические структуры из поликристаллического кремния (см. рис.2., на схеме 7 стадия).



Чем больше слоев в планарной микромашине, тем более она сложна, и тем больше задач и функций она может выполнять. Например, свободно вращающиеся      шестеренки изготавливаются на двух механических слоях, лежащих на одном основном - субстратном, а более сложно устроенный электростатический движок – уже на трех слоях.



Технология        SUMMiT-V. Эта технология SUMMiT-V (Sandia Ultra-planar Multi-level MEMS Technology for 5 levels) уже использует пять слоев, один из которых, самый нижний, образует неподвижную платформу.



При использовании этой технологии удается создать более усовершенствованные микромашины с одной или более подвижной платформой-слоем, более высокие, до 12 микрон в высоту, более жесткие и механически прочные, а дополнительная масса подвижных деталей может быть использована, чтобы достичь большей мощности приводов. Показательным устройством, где используется эта усовершенствованная технология, может служить микроскопический 24-битный механо-оптический замок (см. фото).



 



4. Технология DLP



И открывает наш список разработка компании Texas Instruments — технология под названием DLP (Digital Light Processing). Как заявляются сами разработчики, она является основой для наборов микросхем, использующихся в различных светотехнических системах. Работа технологии DLP обеспечивается специальными цифровыми микрозеркальными устройствами DMD (Digital Micromirror Device). Главной областью применения считаются, конечно же, проекторы.



 



Архитектурно каждый чип DMD представляет собой массив микрозеркал, который используется для пространственной модуляции света. Их количество напрямую зависит от нужного разрешения. Так, DMD-чип, работающий в Full HD разрешении (1920x1080), содержит более двух миллионов микрозеркал. Соответственно, для меньшего разрешения необходимо меньшее количество элементов, для более высокого — большее.



Само микрозеркало представляет собой небольшую квадратную алюминиевую пластинку со стороной размером 16 мкм. Под каждым микрозеркалом располагается ячейка памяти, к которой и привязано конкретное зеркало. Во время работы DMD-контроллер загружает в ячейку «0» или «1». После того, как ячейка памяти заполняется, на микрозеркало воздействует электрический импульс, и оно отклоняется на угол в диапазоне от -12 до +12 градусов. При этом положение зеркальца при -12 градусах соответствует выключенному состоянию пиксела, а +12 — включенному. Иначе говоря, в этих положениях пиксел окрашивается в черный или белый цвет. Кроме черного и белого цветов, микрозеркала могут отображать до 1024 оттенков серого цвета. Для этого используется мерцание, которое обеспечивается их включением/выключением с определенной частотой.



 



В итоге получается, что DMD обеспечивает лишь черно-белое изображение. Но ведь DLP-проекторы показывают цветную картинку! Каким же образом окрашивается производимое DMD-чипами изображение?



Процесс окрашивания уже не имеет никакого отношения к MEMS. В случае с DLP-проекторами для этого используется цветовое колесо, которое располагается между лампой, излучающей белый свет, и чипом DLP. Колесо, как правило, имеет четыре цветовых сектора: красный, зеленый, синий и белый (прозрачный). По большому счету, можно было бы обойтись лишь «обоймой» из RGB-цветов, однако прозрачный фильтр позволяет значительно улучшить отображение полутонов. Окончательное изображение формируется путем последовательного отображения на экране синей, зеленой, красной и прозрачной картинок. Человеческий глаз воспринимает эту композицию как цветное изображение.



 



Стоит отметить, что микрозеркала используются не только в DLP-системах. Массивы зеркал также применяются в микроскопах и телескопах. В обоих случаях они используются для борьбы с искажениями. Например, в случае с телескопом искажения возникают при прохождении света через атмосферу. А применяемые в устройстве массивы зеркал могут изменять свое положение для получения четкого, неискаженного изображения.



Кроме этого, микрозеркала нашли себе применение в оптических коммутаторах. Применяемые в этих устройствах зеркала имеют такую же конструкцию, как и в случае с DLP-проекторами, однако они умеют поворачиваться сразу по двум осям в отличие от одноосевых. Такие коммутаторы обеспечивают очень большую полосу пропускания, однако в то же время требуют сложного программного обеспечения для корректной работы.



 



 



 5. MEMS и дисплеи



 



Особенности архитектуры MEMS-дисплеев и DLP-систем могут во многом пересекаться, но мы намеренно вынесли тему экранов в отдельную заметку. Разработка MEMS-дисплеев началась относительно недавно, и лишь на выставке CEATEC осенью 2013 года компании Qualcomm и Sharp представили прототип такого устройства.



В отличие от современных жидкокристаллических мониторов, в разработке Sharp/Qualcomm отсутствуют привычные нам RGB-светофильтры. На смену им пришла индивидуальная светодиодная подсветка для каждого отдельного пиксела. Она с большой частотой мерцает не только красным, синим или зеленым цветом, но и белым. Белый цвет был добавлен с той же целью, что и в DLP-проекторах — для лучшей передачи полутонов. Ну а в качестве затворов пикселов используются микроэлектромеханические системы, в связи с чем устройство и было названо MEMS-дисплеем.



 



 



Опытный образец, представленный на выставке, имел диагональ размером 7 дюймов и разрешение 1280x800 пикселов. Но даже прототип устройства выгодно отличался на фоне ЖК-дисплеев своими насыщенными цветами. При этом, по заявлению разработчиков, за счет применения светодиодной подсветки и отказа от светофильтров, а также применения MEMS-затворов энергопотребление таких дисплеев будет примерно на 15% ниже, чем у жидкокристаллических устройств. Единственным существенным недостатком дисплея Sharp/Qualcomm стал «эффект радуги», который также наблюдается у некоторых DLP-проекторов. Суть эффекта заключается в том, что время от времени пользователь видит на экране переливающиеся цвета — точно, как в радуге. Однако в Sharp заявили, что знают о проблеме, и пообещали устранить эффект до запуска дисплея в серийное производство.



Также стоит отметить, что в дисплее используется технология IGZO. Это значит, что при производстве прозрачных тонкопленочных транзисторов экрана используются оксиды индия, галлия и цинка. Эти материалы обладают значительно более подвижными электронами, что позволяет уменьшать размер пиксела, а также время отклика экрана.



К сожалению, пока неизвестно, как скоро MEMS-дисплеи поступят в серийное производство. По слухам, до конца года на рынке появится устройство, использующее решение Sharp/Qualcomm. Однако планы имеют тенденцию меняться.



 



 



6. MEMS и принтеры



 



Свое применение микроэлектромеханические системы нашли и в струйных принтерах. Наиболее известной технологией печати MEMS является Memjet.



Свое начало Memjet берет в далеком 2002 году. Именно тогда была создана одноименная компания. Возглавил ее основатель австралийской фирмы Silverbrook Research Киа Силвербрук. Компания Memjet объединила небольшую группу ученых под руководством Силвербрука, перед которыми была поставлена задача: изобрести революционную технологию печати. Спустя 5 лет, в 2007 году, была представлена технология Memjet.



 



 



Главная особенность технологии заключается в использовании печатающих головок на основе MEMS. Применение микроэлектромеханических систем позволило расположить сразу 70 400 дюз, генерирующих чернильные капли. А это примерно в 17 раз больше, чем в печатающих головках большинства современных струйных принтеров! Столь большое количество дюз обеспечивает очень высокую производительность. Расчетная скорость печати Memjet составляет 60 страниц формата А4 в минуту при разрешении 1600x800 dpi. Одна печатающая головка на базе MEMS имеет длину 222,8 мм и выстреливает свыше 700 млн чернильных капель в секунду. Интересно, что объемом одной такой капли составляет всего лишь 1,1-1,2 пиколитра. Для наглядности: диаметр такой капли составляет 13 мкм! В печатающей головке предусмотрено пять каналов для чернил пяти цветов, которые можно компоновать в различных комбинациях.



Стоит отметить, что применение Memjet отнюдь не ограничивается печатью формата А4. Технология также поддерживает широкоформатную печать шириной более одного метра без необходимости перемещения печатающей каретки. Это становится возможным благодаря расположению друг за другом нескольких печатающих головок.



 



 



И пару слов о принципах работы печатающих головок на основе MEMS. Очевидно, что из-за крайне малого размера дюз чернила не могут выливаться самостоятельно. Для образования и выдавливания капли необходимо какое-либо физическое воздействие на нее. И здесь существуют два основных подхода к работе печатающей головки. В ней можно разместить пьезоэлемент. На него в нужный момент будет подаваться электрический ток, из-за чего он будет увеличиваться в объеме и выталкивать каплю чернил наружу. Однако этот метод не так часто используется в сравнении с принципом термоструйной печати, в процессе которой в печатающей головке размещается нагревательный элемент, который разогревает чернила. При достижении определенной температуры капля чернил увеличивается в объеме и выталкивается на бумагу.



 



Несмотря на свои достоинства, технология Memjet так толком и не добралась до серийных устройств. Разработчики компании до сих пор выпускают пресс-релизы, в которых указывают инновационность разработки и особо подчеркивают высокую скорость печати. Однако с начала разработки прошло уже почти 12 лет, а с анонса технологии — 7 лет. Поэтому остается лишь надеяться, что в самое ближайшее время мы увидим все преимущества Memjet на практике.



 



 



 



 



7. MEMS в медицине



 



Кроме использования в потребительских устройствах, микроэлектромеханические системы нашли применение и в медицинской сфере. Применяемые технологии получили название «биоМЭМС».



Использование технологии в медицинских целях стало возможно после того, как в системах были реализованы различные концепции микрофлюидики (науки, описывающей поведение малых объемов и потоков жидкостей) и молекулярного узнавания. Подавляющее большинство «биоМЭМС» представляют собой специальные датчики, предназначенные для слежения за параметрами внутренней среды человека. При отклонении отслеживаемых параметров от нормы они могут выделять в организм лекарственные вещества. Например, при повышении содержания глюкозы может выделяться инсулин. Зачастую «биоМЭМС» оснащаются и модулями беспроводной связи, что позволяет передавать информацию о состоянии организма, например, на планшетный компьютер врача.



 



 



На сегодняшний день существует огромное множество различных «биоМЭМС» устройств. Особое внимание было уделено разработке слуховых аппаратов. Не так давно было создано устройство для глухих людей, содержащее звуковой сенсор и микропроцессор. Принцип его работы заключается в том, что устройство имплантируется в человеческое ухо, а микропроцессор раскладывает звуковые волны на компоненты ряда Фурье, которые передаются напрямую слуховому нерву, благодаря чему глухой человек может слышать.



Помимо этого, учеными из Университета штата Юта было создано еще одно устройство, способное заменить традиционный слуховой аппарат. Особенность этого решения состоит в том, что оно не предусматривает использование микрофона. Этот аппарат улавливает звук не напрямую, а посредством акселерометра, которые «обрабатывает» вибрации в ухе. Такие механические воздействия преобразовываются в электрический сигнал, который затем передается в мозг человека.



 



 



Также существует несколько видов кардиологических «биоМЭМС». По своему предназначению они все схожи. Основной их задачей является передача информации о внутрисердечном давлении на внешние устройства. Тем не менее принцип работы может отличаться. Одни устройства постоянно передают данные о состоянии организма, другие же — лишь при нахождении специального внешнего приемника на небольшом расстоянии от тела.



К категории «биоМЭМС» также относятся и датчики, предназначенные для хирургических инструментов. Понятно, что во время сложных операций врачам необходимо действовать максимально точно и аккуратно — и такие датчики помогают им не допускать ошибок. В целом чипы для хирургических инструментов снижают риск операции, помогают управлять процессом, обеспечивая хирурга данными о состоянии организма и работе хирургического инструмента.



Интересно, что в некоторых случаях акселерометры также принято относить к «биоМЭМС» устройствам. Дело в том, что акселерометры также используются в экипировке людей, чья профессия связана с риском для жизни — например, военных или пожарных. И если акселерометр не улавливает никаких движений, то на внешнее устройство подается аварийный сигнал.



 



 



8. Дальнейший экономический рост



 



Тенденция к росту рынка MEMS сохраняется уже несколько лет, и по прогнозам аналитиков в ближайшие годы рост продолжится еще более быстрыми темпами. По статистике французской компании Yole Developpement, финансовый показатель рынка микроэлектромеханических переключателей в 2013 году составил около 12 миллиардов долларов США, а уже в 2018 году он достигнет отметки в 22 миллиарда. Это означает, что в течение следующих пяти лет ежегодный рост рынка составит около 13%.



 



Прирост во многом будет обеспечиваться ростом рынка планшетов и смартфонов. По прогнозам инженеров в ближайшие годы количество микроэлектромеханических систем в этих устройствах увеличится с 12 до 20. Крупные компании рассчитывают на то, что в потребительской электронике будут использовать МЭМС-модули автофокуса камеры, датчики давления, датчики влажности, девятиосевые сенсоры и некоторые другие чипы.



Кстати, лидером на рынке MEMS в 2013 году стала компания ST Microelectronics, которая поставляет свои чипы таким гигантам, как Apple и Samsung. На втором месте обосновалась компания Bosch, которая является основным поставщиком систем для автомобильной промышленности. Тройку лидеров с небольшим отрывом замкнула компания Texas Instrument.



 



 



Примечания




  1. J. Bardeen and W.H. Brattain (1948), "The transistors, a semiconductor triode," Phys. Rev., 74, 230.

  2. W. Shockley, J. Bardeen and W.H. Brattain (1948), "Electronic theory of the transistor," Science, 108  678-679.

  3. Ныне лаборатория называется – Bell Labs и принадлежит компании Lucent Technologies.

  4. Сейчас институт является подразделением Case Western Reserve University.

  5. Информация о технологии EFAB www.isi.edu/efab/home.html  

  6. Для более детального ознакомления с «LIGA» посетите страничку разработчика этой технологии в интернете www.daytona.ca.sandia.gov/LIGA/index1.html  

  7. Рисуноки масок бывают разные, и простые, и очень сложные. Все они проектируются на компьютерах, при помощи специализированных CAD-систем.

  8. www.afit.af.mil



 



ЗАКЛЮЧЕНИЕ



 



Подводя небольшой итог, необходимо сказать, что MEMS — крайне интересная технология. Прежде всего потому, что столь маленькие по размерам устройства обеспечивают очень богатую функциональность в весьма разных сферах жизни. Это и потребительская электроника, и автомобильная промышленность, и медицина. Нет сомнений, что для развития MEMS сегодня складываются самые благоприятные условия. Оттого есть определенная уверенность, что в ближайшие годы мы увидим множество новых интересных MEMS-устройств.



 



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



 



1. http://www.ferra.ru/ru/techlife/review/mems-part-1 - Как техника чувствует мир Часть 1;



2. http://www.ferra.ru/ru/techlife/review/mems-part-2 - Как техника чувствует мир Часть 2;



3. МЭМС и Кремний обзор;



4. http://thesaurus.rusnano.com/wiki/161 - словарь нано терминов;



5. МЭМС системы или вездесущие микромашины Олег Сеньков.

Категория: Конспекты (курсы КП и ПК) | Добавил: loisopondohva93 (29.12.2016) | Автор: KaznacheevAS
Просмотров: 426 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Поиск
Друзья сайта