Инструмент MEMS+^® компании Coventor — это инновационное средство для решения проблем разработки и проектирования РЧ МЭМС-переключателей. Три инновационные возможности MEMS+ помогают преодолеть трудности, связанные с разработкой радиочастотных МЭМС-переключателей.

Возможность №1 — это способность фиксировать переходное поведение переключателя. MEMS+ позволяет создавать высокоточные модели, предсказывающие детальные физические характеристики, включая нелинейное поведение, вызванное механикой контакта и гистерезисом (см. рис. 1). Это обеспечивает глубокое понимание поведения при замыкании и размыкании, а также прогнозируемое, реалистичное понимание того, как будет работать переключатель.

Рисунок 1: Переходные колебания размыкания переключаемого МЭМС конденсатора, отображающие соответствие между измерениями лазерного доплеровского виброметра (LVD) и динамической моделью MEMS+ [3, 4]

Возможность № 2 — это исследование конструкторско-технологического пространства. Компактные модели, созданные в MEMS+, сокращают время моделирования с нескольких дней до нескольких минут. Такое быстрое время моделирования позволяет широко исследовать область проектирования и изготовления устройств. Изменения в геометрии, технологическом процессе и выборе материалов могут быть быстро исследованы в экспериментальной модели, ускоряя нахождение инженерами-разработчиками компромиссов между конструкцией устройства (геометрией) и технологией (технологическим процессом, материалами).  Сбои в обеспечении надежности, вызванные взаимодействием между конструкцией и процессом, могут быть выявлены на ранней стадии, что ускоряет процесс оптимизации выхода годной продукции (см. рис. 2).

Рисунок 2: 3D вид модели радиочастотного МЭМС-переключателя, показывающий изгиб при остаточном напряжении [2]

Возможность № 3 — это способность точно моделировать поведение устройства на уровне системы. Модели MEMS+ позволяют получать быстрые и точные результаты моделирования, что необходимо во время моделирования на системном уровне. Трехмерные мультифизические модели MEMS+ могут быть перенесены непосредственно в инструменты моделирования на уровне системы и симуляторы электрических цепей, что позволяет быстро спроектировать РЧ МЭМС-переключатель с окружающими схемами и системами. Эти реалистичные модели устройств MEMS+ могут быть использованы для оптимизации всего продукта или системы. Например, разработчик может исследовать оптимальную модуляцию напряжения на управляющих электродах в цепи управления. Идеальные, упрощенные поведенческие МЭМС модели, используемые при проектировании системы, могут привести к ухудшению производительности изделия или даже к полному отказу. Смоделированные результаты с помощью MEMS+ соответствуют измеренным значениям (см. Рисунок 3).

Рисунок 3: Нормированное изменение емкости в зависимости от входной мощности, отображаемое при моделировании на системном уровне, с смоделированными значениями (слева) и измеренными значениями (справа) [4]

Использованная литература:

1. https://www.coventor.com/blog/overcoming-rf-mems-switch-development-challenges/
2. https://www.coventor.com/blog/rf-mems-switches-understanding-their-operation-advantages-and-future/
3. New Simulation and Experimental Methodology for Analyzing Pull-in and Release in MEMS Switches, M. Kamon, S. Maity, D. DeReus, Z. Zhang, S. Cunningham, S. Kim, J. McKillop, A. Morris, G. Lorenz, L. Daniel, IEEE Transducers 2013, Barcelona, SPAIN, 16-20 June 2013
4. Dynamic Characterization of Tunable RF MEMS Products, Dana DeReus, Shawn Cunningham, Saravana Natarajan, Art Morris, Jeff Hilbert, IEEE MEMS 2014, san Francisco, USA, January 26-30, 2014
5. Linearity and RF Power Handling on Capacitive RF MEMS Switches, David Molinero, Samira Aghaei, Arthur S. Morris, Shawn Cunningham , IEEE Transaction of Microwave Theory and Techniques, Vol. 67, No 12, 2019