Perché gli accelerometri (e altri dispositivi MEMS) sono così raramente integrati nei componenti?

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Con il modo in cui vanno le cose, ogni anno sempre più funzionalità si trasforma in un singolo chip. Tuttavia, una cosa che sembra rimanere completamente intatta da questo sono i dispositivi MEMS come accelerometri e giroscopi.

Nonostante molte classi di dispositivi richiedano praticamente accelerometri, l'integrazione di MEMS nei chip sembra sorprendentemente rara, fatta eccezione per alcuni outlier costosi (e deboli) di ST e Bosch. Presumo che il motivo sia tecnico.

In particolare sono interessato alle seguenti domande:

Cosa li rende così rari?
Le differenze di processo hanno un impatto su questo?
In che modo i componenti esistenti possono aggirare questi problemi?

— Azsgy
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Oltre ai motivi di processo / costo menzionati di seguito, aggiungerei che probabilmente non vuoi che un SoC lo integri. Per lo stesso motivo per cui i produttori hanno nel proprio catalogo diverse varianti di accelerometri: hanno specifiche / accuratezza / prezzo / ecc ... diverse e si desidera poter selezionare quella più adatta alle proprie esigenze. Avere quello sbagliato integrato nel chip non serve a nulla se non a renderlo più costoso.

— dim

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Talvolta non integrano nemmeno i chip MEMS in altri chip MEMS. Alcuni dei tipi di sensori citati hanno un numero di dadi interconnessi all'interno di un pacchetto.

— Spehro Pefhany,

Intendi le IMU, i chip sono integrati tramite die bonding. Non tutti hanno questa capacità. Costoso è un termine relativo, penso che siano economici a soli 7 $. Se pensi di poter integrare un acceleratometro, un magnetometro e un giroscopio su un PCB (che sarebbe di dimensioni maggiori) fammelo sapere. Ricorda che alcuni anni fa le IMU erano più grandi e molto più costose

— Voltage Spike,

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Se intendevi la tua domanda come "perché non li integriamo in un SOC completo", temo di non rispondere davvero alla tua domanda di seguito. Altro:

Oltre ai motivi già indicati qui è che non richiedono solo passaggi aggiuntivi, ma compromessi sui passaggi. In altre parole, la tua parte MEMS non sarà così buona (o altrettanto economica) quando è integrata con CMOS di quanto sarebbe se fosse eseguita con un processo separato. Il CMOS non sarebbe buono come un processo CMOS dedicato (ad esempio, i passaggi di riscaldamento della parte MEMS influirebbero sui profili di doping dei dispositivi CMOS. Molte fasi di taglio come l'incisione al plasma, DRIE, ecc., Utilizzano campi di grandi dimensioni e possono causare addebitare danni ai dispositivi). Tuttavia, è fatto: prendere questo esempio dai sensori di pressione Melexis MLX90807 / MLX90808 ( sorgente ).

Per questo motivo, è spesso più economico utilizzare solo processi diversi e connettersi nel pacchetto. Ecco un esempio di mCube ( sorgente ). Puoi vederne due morire nella foto in alto a sinistra. Secondo la fonte, il dado superiore è collegato a quello inferiore con passanti di silicio passanti.

Un esempio in cui i fili di collegamento vengono utilizzati per collegare più die ( sorgente ):

— Joren Vaes
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Lo stesso motivo per cui non trovi la memoria DRAM all'interno dei controller: i passaggi del processo per renderli troppo diversi dal processo CMOS standard.

Anche aggiungere qualcosa come OTP a un dispositivo può significare 4 o 5 passaggi di processo aggiuntivi che rendono i chip più costosi.

Non so se EEPROM è solo conveniente o se li aggiungono perché altrimenti non possono competere con i microcontroller che li hanno.

— Vecchio bacucco
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Non c'è richiesta per loro.
Sì, i processi differiscono. I MEMS utilizzano fasi di processo come DRIE e acquaforte che non sono necessarie per i normali circuiti integrati. Includere questi passaggi è (estremamente) costoso.
I componenti esistenti non aggirano questo problema, si concentrano sull'essere componenti in cui c'è una domanda sufficiente per compensare (si spera) l'aumento del prezzo causato dalle fasi di processo extra.

— DonFusili
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Penso che il primo punto sia in contraddizione con i secondi due. Il problema sembra essere il costo del processo di costo, non la domanda.

— Azsgy,

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Bene, sono intrinsecamente collegati attraverso la domanda e l'offerta. Includere i processi è costoso. In casi molto specifici è possibile riconquistare l'investimento derivante da questi costosi passaggi. Questi casi sono determinati da quanta domanda c'è. In un mercato orientato al consumatore, la domanda determinerà quali prodotti vengono immessi sul mercato. I circuiti integrati sono un mercato prevalentemente guidato dai consumatori.

— DonFusili,

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Poiché gli accelerometri e i giroscopi necessitano di una massa inerziale, maggiore è la massa maggiore è la sensibilità del sensore. Maggiore è la massa, maggiori sono le dimensioni. Includere in un chip aumenta il costo in più rispetto a qualsiasi altra periferica.

— Dorian
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