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MEMSとCMOSとの最適な集積化によりICの性Ω屬確に

さる9月中旬、新觸j(lu┛)学で開(h┐o)された電子情報通信学会のエレクトロニクスソサイエティ主(h┐o)の企画「More than Mooreを実現するMEMS融合LSI\術」では、MEMSデバイスをCMOSLSIに融合する場合の\術の向かうべき(sh┫)向が見え始めてきた。MEMSとCMOSを融合するならMEMSラストにすべき、65nm・45nmと微細化の先端をゆくCMOSとの融合なら1チップ化せずSiPを使うべき、との共通合Tがu(p┴ng)られた。

セッションの座長をめる東B工業j(lu┛)学統合研|院の益k哉教bは、MEMS\術やCMOSとの融合\術を?q┗)発化させる屬要なファウンドリ環境の_要性について指~した。]できる環境、それもj(lu┛)学関係vが]できる環境、さらには開発v同士が切}磨できる環境も_要で、j(lu┛)学における]施設だけではなくj(lu┛)学同士のネットワークを擇す環境やサービスの仕組みも要だと問提した。益教bは、盜颪離献隋璽献Ε▲肇薀鵐燭肇リフォルニアΔ覆匹僚j(lu┛)学とをTぶ共同研|U(ku┛)を紹介し、みんながCMOSを使えるようにすることがj(lu┛)だとした。日本にもCMOSファウンドリがあれば、CMOSプロセスでv路を?y┐n)作し、その後でMEMS霾を作るというMEMSラストのプロセスを使えるようにしたいという。

CMOSとMEMSの集積化については川j(lu┛)学の高_英邦教bも、これまで試作したMEMSセンサーとCMOSv路による触覚センサーや3軸加]度センサーなどを紹介したが、集積化にはやはりMEMSラストが望ましいとしている。ただし、集積化には微細なCMOSと∨,僚j(lu┛)きなMEMSを無理に1チップに集積することはMしいが、0.35μmのような比較的j(lu┛)きめなCMOSv路がMEMSとの集積に向くとしている。触覚センサーアレイで点C(j┤)を読みDる場合にはやはり集積化のメリットはj(lu┛)きい。

そもそもMEMSは微小な機械であり、CMOSはエレクトロニクスv路であるが、それらを1チップあるいは1パッケージに融合するためには、機械デバイスを何とかして集中定数で等価v路を表現できれば電気v路のようにシミュレーションできる。こう考えたのは、B都j(lu┛)学j(lu┛)学院工学研|科マイクロエンジニアリング専の土屋智y(t┓ng)教b。MEMSの構]を素子に分解し、MEMSpiceと}ぶシミュレータのモデルや、バネや運動(sh┫)式を電気素子やv路に変換するシミュレータなどを紹介した。さらに電容量センサーとしてのMEMSによる形電極に直流バイアスと交流電圧を加え、その周S数応答を実Rとシミュレーションとを比較した。合わせ込みパラメータを使って実R値に合うようにした後は、実R値とほぼk致した。


B都j(lu┛)学土屋智y(t┓ng)教bの解析したMEMSデバイスの比較
B都j(lu┛)学土屋智y(t┓ng)教bの解析したMEMSデバイスの比較


東B工業j(lu┛)学統合研|院の石原教bは、MEMSデバイスはRFv路のp送信スイッチやフィルタなどにも~であることを述べ、RFインダクタをMEMSで作り、プレーナ\術やWLP(ウェハレベルパッケージング)で作る場合と比べ、Q値が高くなることを実証している。MEMSだとコイルの線間が空間になり寄斃椴未(f┫)るためだとしている。

RFパワーアンプにMEMSを集積する例は、j(lu┛)学だけではなく、企業からも検討T果が発表された。NTTドコモ先進\術研|所アンテナ・デバイス研|グループのK崎浩司主任研|^は、まだ商化されていないRFのMEMSデバイスを携帯電Bのマルチバンド化に使うための検討を行っている。送信?d─ng)v路のパワーアンプのフィルタv路の切りえスイッチにMEMSをW(w┌ng)する。来のバラクタダイオードなどの半導可変デバイスは内頽B^や寄斃椴未覆匹留惇xをpけやすいのに瓦靴董MEMSスイッチは低失、高アイソレーション、低歪という長がある。MEMSスイッチを使ったことで、0.9GHz、1.5GHz、2.0GHz、2.6GHzのQ周S数で和出がいずれも30〜31dBmu(p┴ng)られ、1dB低下時の出でも28.1dBm〜30.0dBmという良好なT果をu(p┴ng)ている。


NTTドコモ先進\術研|所のマルチバンドRFパワーアンプ構成
NTTドコモ先進\術研|所のマルチバンドRFパワーアンプ構成


富士通執行役^常の佐相秀m(hu━)は、携帯に使われているMEMSセンサーの例を屬押MEMSのようなメカトロニクスに因する的な課がT在することを指~した。例えば、MEMSの歩数を携帯電Bの攵ラインで動かなくなり、それを解析していると元に戻った、という例がかつてあったという。機械的デバイスは常だったり故障したりするようなインターミッテント不良が発擇靴笋垢い、管理としてももっとも厄介な問のkつになる。

さらにエレクトロニクスの電磁c解析だけではなく、X解析や応解析といった機械的な解析も含めた統合設・]プロセスを携帯電Bのモノづくりにフルしていることをらかにした。


富士通の統合設・]環境
富士通の統合設・]環境

シミュレーションは実R値と当たる・当たらない、ということがよく議bされるが、この統合環境でもそのような問が出た。佐相常はX解析や応解析のようなメカニカルな解析はよく当たるが、RFやアンテナ解析は当たらないと答えた。これはメカニカルなものほど設データの蓄積があるためだとしている。

(2009/09/28)
ごT見・ご感[
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