Mengapa accelerometer (dan perangkat MEMS lainnya) sangat jarang diintegrasikan ke dalam komponen?

9

Dengan cara segala sesuatunya berjalan, semakin banyak fungsi yang bergerak ke dalam satu chip setiap tahun. Namun, satu hal yang tampaknya tetap tidak tersentuh oleh ini adalah perangkat MEMS seperti akselerometer dan gyro.

Meskipun banyak kelas perangkat yang secara praktis membutuhkan akselerometer, mengintegrasikan MEMS ke dalam chip tampaknya sangat jarang, kecuali untuk beberapa pencilan yang mahal (dan lemah) oleh ST dan Bosch. Saya menganggap alasannya teknis.

Secara khusus saya tertarik pada pertanyaan-pertanyaan berikut:

  1. Apa yang membuat mereka sangat langka?
  2. Apakah perbedaan proses berdampak pada hal ini?
  3. Bagaimana komponen yang ada dapat menghindari masalah ini?
integrated-circuit manufacturing soc mems Azsgy
sumber
2
Selain alasan proses / biaya yang disebutkan di bawah, saya akan menambahkan bahwa Anda mungkin tidak ingin SoC mengintegrasikan ini. Untuk alasan yang sama bahwa pabrikan memiliki beberapa varian akselerometer dalam katalog mereka: mereka memiliki spesifikasi / akurasi / harga / dll yang berbeda ... dan Anda ingin dapat memilih salah satu yang sesuai dengan kebutuhan Anda. Memiliki yang salah terintegrasi dalam chip tidak melayani tujuan apa pun kecuali membuatnya lebih mahal.
redup
2
Mereka bahkan tidak mengintegrasikan chip MEMS ke dalam chip MEMS lainnya. Beberapa jenis sensor yang Anda sebutkan memiliki sejumlah dadu yang saling berhubungan dalam satu paket.
Spehro Pefhany
Maksud Anda IMU, chip diintegrasikan melalui ikatan mati. Tidak semua orang memiliki kemampuan itu. Mahal adalah istilah yang relatif, saya pikir mereka murah hanya $ 7. Jika Anda berpikir bahwa Anda dapat mengintegrasikan acceleratometer, magnetometer, dan gyro pada PCB (yang akan berukuran lebih besar) beri tahu saya. Perlu diingat beberapa tahun yang lalu IMU lebih besar dan jauh lebih mahal
Voltage Spike

Jawaban:

9

Jika Anda memaksudkan pertanyaan Anda sebagai "mengapa kami tidak mengintegrasikannya ke dalam SOC lengkap", maka saya khawatir saya tidak benar-benar menjawab pertanyaan Anda di bawah. Lain:

Selain alasan yang sudah diberikan di sini adalah bahwa mereka tidak hanya memerlukan langkah-langkah tambahan, tetapi kompromi pada langkah-langkah. Dengan kata lain, bagian MEMS Anda tidak akan sebagus (atau semurah) ketika diintegrasikan dengan CMOS daripada jika dilakukan dengan proses terpisah. CMOS tidak akan sebaik proses CMOS khusus (misalnya, langkah pemanasan bagian MEMS Anda akan berdampak pada profil doping perangkat CMOS Anda. Banyak langkah pemotongan seperti etsa plasma, DRIE, dll., Menggunakan bidang besar dan dapat menyebabkan isi daya untuk merusak perangkat). Namun, hal ini dilakukan: ambil contoh ini dari sensor tekanan ( sumber ) Melexis MLX90807 / MLX90808 .

Grafis mati

Karena itu, seringkali lebih murah untuk hanya menggunakan proses yang berbeda dan menghubungkan dalam paket. Berikut ini adalah contoh dari mCube ( sumber ). Anda dapat melihat dua orang mati di gambar kiri atas. Menurut sumbernya, die atas terhubung ke bottom dengan through-silicon-vias.

Die terhubung dengan bondwires

Contoh di mana kabel ikatan digunakan untuk menghubungkan beberapa die ( sumber ):

masukkan deskripsi gambar di sini

Joren Vaes
sumber
8

Alasan yang sama mengapa Anda tidak menemukan memori DRAM di dalam pengontrol: langkah-langkah proses untuk membuatnya terlalu berbeda dari proses CMOS standar.

Bahkan menambahkan sesuatu seperti OTP ke perangkat dapat berarti langkah proses 4 atau 5 tambahan yang membuat chip lebih mahal.

Saya tidak tahu apakah EEPROM hanya tentang biaya efektif atau jika mereka menambahkan ini karena kalau tidak mereka tidak dapat bersaing dengan mikro-controller yang memilikinya.

Tua bangka
sumber
2

  1. Tidak ada permintaan untuk mereka.

  2. Ya, prosesnya berbeda. MEMS menggunakan langkah-langkah proses seperti DRIE dan etsa basah yang tidak diperlukan untuk IC normal. Termasuk langkah-langkah ini (sangat) mahal.

  3. Komponen yang ada tidak menghindari masalah ini, mereka fokus pada menjadi komponen di mana ada cukup banyak permintaan (semoga) mengimbangi kenaikan harga yang disebabkan oleh memiliki langkah proses tambahan.

DonFusili
sumber
Saya pikir poin pertama adalah kontradiksi dengan yang kedua. Masalahnya tampaknya biaya proses biaya, bukan permintaan.
Azsgy
1
Ya, mereka secara inheren terhubung melalui penawaran dan permintaan. Termasuk prosesnya mahal. Dalam kasus yang sangat spesifik, Anda dapat memenangkan kembali investasi dengan memiliki langkah-langkah mahal ini. Kasus-kasus ini ditentukan oleh seberapa banyak permintaan yang ada. Di pasar yang digerakkan konsumen, permintaan akan menentukan produk mana yang dimasukkan ke pasar itu. IC adalah pasar yang didominasi oleh konsumen.
DonFusili
0

Karena accelerometer dan gyro memerlukan massa inersia, semakin tinggi massa semakin tinggi sensitivitas sensor. Semakin tinggi massa, semakin tinggi dimensinya. Termasuk ke dalam chip meningkatkan biaya lebih banyak daripada perangkat lain.

Dorian
sumber