详解MEMS开关,看完收获很大
箭穿万里 2023-03-27

前两天,有个客户让我找一款高性能开关:

超宽频带:DC-25GHz全频段低插入损耗:< 0.5 dB@10GHz以下,<1.5dB@15GHz~20GHz大功率承载:20W@CW高线性:IP3>85dBm

第一个反应是用GaN和PIN Diode 的开关,传统的FET开关功率可能搞不定。

花了好久的时间,找到了几款GaN和PIN Diode 给客户参考。结果是不行,说GaN的发热比较严重,需要大大的铁块来做散热,PIN Diode的功耗有点高,总之不是特别满意,虽然可以用,但是没达到自己想要的目标我当时就想把汪三扔向客户,我可是根据你的要求来找的


哎,没办法,客户虐我千百遍,我待客户如初恋,继续找,翻出我的百宝书继续找。就在我想摆烂一天,抚慰我受伤的心灵时候,突然想起前一段时间做MEMS开关的原厂和我分享他们的新产品了,MEMS开关就如脱缰的野马一样闯进了我的心灵,搞得我心里小鹿乱撞,欣喜若狂!反手就发给了客户,15分钟后,客户回复表示满意的很,于是,我就开始了躺在的我的皇家座椅上,准备今天摆烂一下!毕竟完成了一项大任务!摸一下鱼,应该问题不大还没摸鱼十分钟,汪三过来问我:怎么搞定的,客户表示很满意啊!给我讲讲。
我:也没啥啊,就是推荐了MEMS开关,这个开关在某些领域确实很出色!
汪三:讲一下,讲一下,有啥特殊的?

我:一瓶82年的雪碧!

汪三:成交!

MEMS全称:Micro Electro Mechanical Systems 微电子机械系统,MEMS种结束很早之前就出现了,并广泛应用于其他行业,在开关领域发展的并不乐观,主要是产品材料高昂,生产工艺要求较高。相比其他Solid-state 开关来说,性价比较不高!关于开关的演进路线,有某派业内人士是这么排序的开关的演进路线如下:


传统的FET 开关工作方式:

那它是如何工作的呢?MEMS开关技术的关键是由静电力驱动的微机械悬臂开关元件的概念。本质上,它可以被视为具有微米尺度的机械开关,其金属对金属接触由静电驱动

其构造如下:

某个厂家的MEMS开关由镀在玻璃晶片上的定制金属合金制成,采用玻璃通孔 (TGV),这是与合作伙伴康宁(Corning)共同开发的技术。该技术是传统机械继电器的替代品,后者往往更大、更慢并且更容易因金属疲劳而失效。

结合可扩展半导体制造技术的革命性材料和工艺,其制作流程如下

优点:

某品牌MEMS开关与机电继电器的性能对比

某品牌MEMS开关与固态性能对比(如PIN二极管、GaAs FET、高速硅二极管或混合电路等)

如果不需要纳米级的开关速度,这个开关是非常好的选择。

MEMS 开关的应用场景

我个人认为更适合的场景,在红色框区域(如下图具体行业),其他的方面用传统的固体开关性价比较好。

目前有做MEMS开关的厂商如下面列表外加Menlo:

前面讲了这么多表面功夫,下面讲一下某品牌的性能参数:1. 低插损(超宽频带良好的RL(超宽

2. 低功耗

3. 良好的散热性能(基本不需要额外散热片)

4. 高线性

如果你是做测量仪器,测量设备,航空航天卫星的,医疗设备的,可以看看MEMS开关,也许对你有帮助。

PS:没恰饭哈,就是觉得这个东西在某些领域是真的好用的东西,分享给大家



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