В последнее десятилетие радиочастотные МЭМС-переключатели использовались в небольших приложениях на рынках аэрокосмического, оборонного, телекоммуникационного и автоматизированного испытательного радиочастотного оборудования. В настоящее время растет интерес к использованию радиочастотных МЭМС-переключателей на большом рынке мобильных устройств, для решения проблем радиочастотного проектирования и улучшения функциональности и производительности современных радиотехнологий. Радиочастотные МЭМС-устройства могут обеспечить настройку антенн с низким затуханием для различных базовых диапазонов и перестраиваемые усилители мощности. Радиочастотные МЭМС‑переключатели и реле также обеспечивают широкую полосу пропускания, низкие вносимые потери, отличную изоляцию и превосходную линейность.

Радиочастотные МЭМС могут быть изготовлены с использованием стандартного оборудования для обработки полупроводников и обеспечивают возможность крупносерийной и недорогой интеграции с окружающими схемами с помощью технологий системы на кристалле (SoC), МЭМС на CMOS или интегрированных пассивных устройств (IPD).

Коммерциализация радиочастотных МЭМС

Разработка радиочастотных МЭМС-переключателей началась более чем 20 лет назад, но успех на рынке в то время был незначительным. Основным препятствием для ранней коммерциализации была надежность.  Радиочастотные переключатели должны выдерживать миллиарды циклов переключения.  Было сложно найти материалы, которые были бы достаточно твердыми, чтобы выдержать большое количество циклов переключения, и в то же время достаточно мягкими, чтобы обеспечить хороший контакт в закрытом состоянии, при замыкании. Радиочастотные МЭМС-переключатели (в первую очередь, их электроды) требуют технологии изготовления, основанной на композитных слоях механических материалов. На надежность радиочастотных МЭМС-переключателей влияют электрические и механические напряжения в этих композитных материалах, а также температурные зависимости и чувствительность к ударам и вибрациям.

Растет спрос на радиочастотные МЭМС-переключатели и другие радиочастотные МЭМС-устройства в телекоммуникационных системах нового поколения и смартфонах. Согласно недавнему отчету компании Yole Développement, рынок радиочастотных МЭМС-устройств в период с 2018 по 2024 год вырастет примерно на 100%. Yole отметил, что развитие связи 5G увеличит спрос на устройства на основе МЭМС, такие как РЧ МЭМС BAW-фильтры, в связи с потребностью в активных антеннах в устройствах 5G. Кроме того, радиочастотные МЭМС‑генераторы будут использоваться при развертывании новых базовых станций и периферийных вычислений, связанных с 5G.

Использованная литература:

1. https://www.coventor.com/mems-solutions/rf-switch-varactor/
2. Mehdaoui, S. Rouvillois, G. Schröpfer, G. Lorenz, M. Kaynak, M. Wietstruck. “Residual Stress and Switching Transient Studies for BiCMOS Embedded RF MEMS Switch Using Advanced Electro-Mechanical Models.” 14th International Symposium on RF MEMS and RF Microsystems (MEMSWAVE 2013), Germany, July 2013.
3. Jun Zou, Chang Liu, Jose E. Schutt-Aine, “Development of a wide-tuning range two-parallel-plate tunable capacitor for integrated wireless communication systems”, Int. J. RF Microwave Computed Aided Eng., Vol.11, No. 5, pp. 322-329, Sept. 2001.