Чому акселерометри (та інші пристрої MEMS) так рідко інтегруються в компоненти?

9

По мірі того, як все ведеться, з кожним роком все більше функціональних можливостей переходить в один чіп. Однак одне, що, здається, залишається цілком незачепленим цим пристроями MEMS, такими як акселерометри та гіроскопи.

Незважаючи на те, що багато класів пристроїв практично вимагають акселерометрів, інтеграція MEMS в мікросхеми здається приголомшливо рідкісною, за винятком кількох дорогих (і слабких) програм для ST і Bosch. Я припускаю, що причина - технічна.

Зокрема, мене цікавлять наступні питання:

Що робить їх такими рідкісними?
Чи впливають на це відмінності процесів?
Як компоненти, які існують, обходять ці проблеми?

— Azsgy
джерело

2

На додаток до наведених нижче причин процесу / вартості, я додам, що ви, мабуть, не хочете, щоб SoC це інтегрував. З тієї ж причини, що виробники мають у своєму каталозі кілька варіантів акселерометрів: у них різні характеристики / точність / ціна / тощо ... і ви хочете мати можливість вибрати той, який відповідає вашим потребам. Неправильний інтегрований в мікросхему не служить ніякій меті, крім того, що робить його дорожчим.

— дим

2

Інколи вони навіть не інтегрують мікросхеми MEMS в інші мікросхеми MEMS. Деякі з типів датчиків, які ви згадуєте, містять кілька взаємопов'язаних кісток усередині одного пакета.

— Spehro Pefhany

Ви маєте на увазі IMU, мікросхеми інтегровані за допомогою штампування. Не всі мають таку можливість. Дорогий - відносний термін, я думаю, що вони дешеві лише 7 доларів. Якщо ви думаєте, що ви могли інтегрувати прискорювач, магнітометр та гіроскоп на друкованій платі (що було б більшого розміру), дайте мені знати. Майте на увазі, кілька років тому IMU були більшими та значно дорожчими

— напруга Спайк

9

Якщо ви мали на увазі своє запитання як "чому ми не інтегруємо їх у повний СОК", то, боюся, я не відповідаю на ваше запитання нижче. Ще:

На додаток до наведених тут причин є те, що вони не просто вимагають додаткових кроків, а йдуть на компроміси. Іншими словами, ваша частина MEMS не буде такою ж хорошою (або настільки дешевою), коли вона інтегрована з CMOS, ніж це було б, якби це було зроблено окремим процесом. CMOS не був би таким хорошим, як спеціальний процес CMOS (наприклад, етапи нагрівання вашої частини MEMS впливають на допінг-профілі ваших CMOS-пристроїв. Багато кроків різання, як травлення плазми, DRIE тощо, використовують великі поля і можуть спричинити заряд за пошкодження пристроїв). Однак це зроблено: візьміть цей приклад із датчиків тиску Melexis MLX90807 / MLX90808 ( джерело ).

Через це часто дешевше просто використовувати різні процеси та підключатись у пакеті. Ось приклад з mCube ( джерело ). На верхньому лівому малюнку ви можете побачити двох померлих. За даними джерела, верхній штамб з'єднаний з нижнім за допомогою силіконових віасів.

Приклад, коли дроти зв'язку використовуються для з'єднання декількох штампів ( джерело ):

— Джорен Ваес
джерело

8

Ця ж причина, чому ви не знаходите пам'ять DRAM всередині контролерів: кроки процесу для їх створення занадто відрізняються від стандартного CMOS-процесу.

Навіть додавання чогось типу OTP до пристрою може означати додаткові 4 або 5 кроків процесу, що робить чіпи дорожчими.

Я не знаю, чи є EEPROM лише економічно вигідним чи вони додають їх, тому що в іншому випадку вони не можуть конкурувати з мікроконтролерами, які їх мають.

— Олдфарт
джерело

2

Попиту на них немає.
Так, процеси відрізняються. MEMS використовує етапи процесу, такі як DRIE і вологе травлення, які не потрібні для звичайних ІМС. Включення цих кроків є (надзвичайно) дорогим.
Існуючі компоненти не обходять цю проблему, вони зосереджуються на тому, що вони є компонентами, де достатньо попиту (сподіваємось) компенсувати збільшення ціни, викликане додатковими кроками процесу.

— ДонФусілі
джерело

Я думаю, що перший пункт - це суперечність з другими двома. Здається, проблема полягає у вартості процесу, а не попиту.

— Azsgy

1

Ну, вони по своїй суті пов'язані попитом і пропозицією. Включаючи процеси, це дорого. У дуже конкретних випадках ви можете повернути інвестиції, зробивши ці дорогі кроки. Ці випадки визначаються тим, наскільки є попит. На ринку, орієнтованому на споживача, попит визначає, яку продукцію викласти на цей ринок. ІМС - це ринок, орієнтований на споживачів.

— ДонФусілі

0

Оскільки акселерометри та гіроскопи потребують інерціальної маси, чим більша маса, тим більша чутливість датчика. Чим більша маса, тим вищі розміри. Включення в чіп збільшує вартість дорожче, ніж будь-яка інша периферія.

— Доріан
джерело