Pourquoi les accéléromètres (et autres appareils MEMS) sont-ils si rarement intégrés aux composants?

Avec la façon dont les choses se déroulent, de plus en plus de fonctionnalités se déplacent sur une seule puce chaque année. Cependant, une chose qui semble rester complètement intacte est les appareils MEMS comme les accéléromètres et les gyroscopes.

Malgré de nombreuses classes d'appareils nécessitant pratiquement des accéléromètres, l'intégration de MEMS dans des puces semble étonnamment rare, à l'exception de quelques valeurs aberrantes coûteuses (et faibles) de ST et Bosch. Je suppose que la raison est technique.

Je m'intéresse en particulier aux questions suivantes:

1. Qu'est-ce qui les rend si rares?
2. Les différences de processus ont-elles un impact sur cela?
3. Comment les composants existants contournent-ils ces problèmes?

Si vous avez pensé que votre question était "pourquoi ne les intégrons-nous pas dans un SOC complet", alors je crains de ne pas vraiment répondre à votre question ci-dessous. Autre:

En plus des raisons déjà données ici, elles nécessitent non seulement des étapes supplémentaires, mais également des compromis sur les étapes. En d'autres termes, votre pièce MEMS ne sera pas aussi bonne (ou aussi bon marché) lorsqu'elle est intégrée à CMOS qu'elle ne le serait si elle était effectuée avec un processus distinct. Le CMOS ne serait pas aussi bon qu'un processus CMOS dédié (par exemple, les étapes de chauffage de votre pièce MEMS auraient un impact sur les profils de dopage de vos appareils CMOS. De nombreuses étapes de découpe comme la gravure au plasma, le DRIE, etc., utilisent de grands champs et peuvent provoquer charge pour endommager les appareils). Cependant, c'est fait: prenez cet exemple des capteurs de pression Melexis MLX90807 / MLX90808 ( source ).

Pour cette raison, il est souvent moins coûteux d'utiliser simplement différents processus et de se connecter dans le package. Voici un exemple de mCube ( source ). Vous pouvez voir deux mourir dans l'image en haut à gauche. Selon la source, la matrice supérieure est connectée à la matrice inférieure avec des vias traversants en silicium.

Un exemple où des fils de liaison sont utilisés pour interconnecter plusieurs puces ( source ):

La même raison pour laquelle vous ne trouvez pas de mémoire DRAM à l'intérieur des contrôleurs: les étapes du processus pour les faire sont trop différentes du processus CMOS standard.

Même l'ajout de quelque chose comme OTP à un appareil peut signifier 4 ou 5 étapes de processus supplémentaires, ce qui rend les puces plus chères.

Je ne sais pas si l'EEPROM est à peu près rentable ou si elles les ajoutent car sinon elles ne peuvent pas rivaliser avec les microcontrôleurs qui en ont.

1. Il n'y a aucune demande pour eux.

2. Oui, les processus diffèrent. Les MEMS utilisent des étapes de processus comme le DRIE et la gravure humide qui ne sont pas nécessaires pour les circuits intégrés normaux. L'inclusion de ces étapes est (extrêmement) coûteuse.

3. Les composants existants ne contournent pas ce problème, ils se concentrent sur des composants où la demande est suffisante pour (espérons-le) compenser l'augmentation du prix causée par les étapes de processus supplémentaires.

Parce que les accéléromètres et les gyroscopes ont besoin d'une masse inertielle, plus la masse est élevée, plus la sensibilité du capteur est élevée. Plus la masse est élevée, plus les dimensions sont élevées. L'inclusion dans une puce augmente le coût plus que tout autre périphérique.