GE的MEMS开关绝活,能玩出什么花样?

2018-01-04 09:59:42 来源:微迷网
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MEMS   传感器   GE

 

GE(通用电气)独立出来的初创公司Menlo Microsystems宣布其MEMS开关在广泛的物联网(IoT)系统应用中取得了突破性进展。据麦姆斯咨询报道,目前,Menlo Microsystems的MEMS开关芯片已经成功应用于GE的医疗系统,未来还可作为功率执行器和继电器用于更广泛的物联网应用,以及智能手机系统中的RF(射频)开关。

 

Menlo Microsystems推出的MEMS射频开关

 

早在2014年,关于Menlo开发的静电MEMS开关便有了首次报道,它采用新型金属合金在玻璃衬底上溅镀形成接触梁,在电流作用下接触梁向下弯曲,与栅极接触完成开关闭合。相比目前的固态开关,这种静电MEMS开关具有显著降低的功耗,通过采用独家开发的工艺,可以为很多垂直应用市场打造多款对应的产品。

 

目前,除了Menlo以外,市场上只有一家公司拥有MEMS接触开关技术,那就是ADI(亚德诺)。Menlo开发的产品应用功率主要在5W以上,最高可达5000W,与ADI的应用领域不同。还有一些公司具备商业意义的电容式MEMS开关,是非接触开关,属于不同类别的产品,而且电容开关也大多集中在低于5w的应用。

 

Menlo的这款MEMS开关的低功耗优势,使其能够应对高电流功率开关任务。此外,相比传统功率开关和继电器,它还有一个重要优势便是不会产生热量,因此不需要大型、昂贵的散热装置。

 

目前,这款开关在GE的一个小型研究型Fab完成制造。Menlo预计这款器件将在2018年中期在商业MEMS代工厂——Silex Microsysytems公司进行规模量产。

 

“我们目前面临的最大的挑战是将该技术转移至商业Fab进行量产,并完成验证,”Menlo公司首席执行官Russ Garcia如是说。

 

这款MEMS开关最大的市场机遇,在于替代当前各种继电器和功率开关中广泛应用的电磁、机电和固态技术器件。Menlo预计将在未来几个月,为工业自动化、机器人、智能家居和建筑自动化等应用,推出采用其MEMS开关芯片的系列参考设计。

 

对于Nest智能恒温器等物联网设备来说,更高效的实现那些高功耗设备(例如暖通空调)的自动开关,是当前所面临的最大问题之一。“而这正是Menlo公司MEMS开关的优势所在,这款器件在运行时几乎不消耗任何电流,”Garcia说,“在功率开关的尺寸和功耗方面,我们的MEMS开关实现了一到两个数量级的大幅改善!”

 

GE:这么先进的MEMS开关我自己先用了

Menlo的MEMS开关与其它现有功率继电器的优势对比

 

这款突破性MEMS开关设计,源于GE内部在MEMS开关领域的12年研究积累。“他们通过多年的研究发现MEMS开关的可靠性问题主要是材料问题,于是他们为这款MEMS开关的接触梁和触点开发了一种独有的合金材料,以及新型的玻璃衬底,能够高可靠地进行数十亿次千瓦级别的功率切换,”Garcia补充道,“该玻璃晶圆利用了供应商兼投资商康宁公司(Corning Incorporated)的玻璃通孔技术(through glass vias, TGV)。”

 

GE的医疗部门将成为这款MEMS开关芯片的第一批用户,以替代其MRI(核磁共振成像)系统中目前采用的PIN二极管阵列。GE预计通过MEMS开关的替代,可以为每套MRI系统节约10000美元的成本。“目前,他们需要为每台采用PIN二极管的系统,配备5位博士进行调试,而采用MEMS开关以后,他们便能对这些系统进行自动化编程处理,”Garcia说。

 

作为投资方,GE在其MRI系统中获得了这款MEMS开关芯片的独家率先应用。不过,Menlo已经在和其它MRI系统制造商洽谈这款MEMS开关芯片的未来应用。“GE希望该业务能带动Menlo未来成长为新的战略组件供应商,” Garcia介绍道。

 

Menlo也看到了这款MEMS芯片在RF开关中的应用前景。这款芯片已经设计应用于军统无线电系统,预计将在2018年秋季出货,能够带来提高10倍的功率输出和降低10倍的功耗。

 

此外,Menlo还希望将该技术授权给其它制造智能手机RF开关的供应商,例如Peregrine、Qorvo以及Skyworks等。

 

“我们不想去做15美分的开关器件,”Garcia针对技术授权解释道,“目前,我们已经从多家厂商的第一阶段授权评估中获得了NRE费用。”

 

据麦姆斯咨询此前报道,Menlo在2016年12月从GE Ventures、美高森美(Microsemi)、康宁(Corning)和圣骑士资本集团(Paladin Capital Group)获得了2250万美元融资。公司希望未来凭借多个应用市场的商业机遇,能够使公司在2019年中期实现正的现金流。“我的目标是不再需要任何融资,我们的利润率很高,尤其是在新的Fab投产以后,我们的MEMS开关的平均售价(ASP)将在20~100美元,”Garcia说。

 
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