Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Микросистемная спецтехника

Характерной тенденцией мирового технологического развития последнего десятилетия явилось зарождение интегральных, в том числе, микросистемных технологий (МСТ). Инициирующим фактором, способствующим динамичному развитию микросистемной техники, стало появление так называемых микроэлектромеханических систем - МЭМС, в которых гальванические связи находятся в тесном взаимодействии с механическими перемещениями. Особенностью МЭМС является то обстоятельство, что в них электрические и механические узлы формируются из общего основания (например, кремниевой подложки), причем, в результате использования технологии формирования объемных структур обеспечивается получение микросистемной техники с высокими оперативно-техническими характеристиками (массо-габаритными, весовыми, энергетическими и др), что сразу же привлекло к себе внимание специалистов - разработчиков спецтехники.

Анализ рынка микросистемной техники

Интеграция достижений в области электроники, механики, информатики и измерительной техники, объединенных тенденцией к микроминиатюризации, определили зарождение новых интегральных микросистемных технологий в конце 80-х - начале 90-х годов прошлого века. Огромное количество университетов и коммерческих компаний США и Японии сконцентрировало свои усилия на развитии технологий МЭМС. Анализ динамики рынка МЭМС, выполненный NEXUS (органом Европейской Комиссии), показал, что объем рынка увеличивается ежегодно в среднем на 18% и составляет в настоящее время свыше 80 млрд. долларов Более подробно структура рынка МЭМС приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура мирового рынка микросистемной техники

Необходимо отметить, что за последние годы были разработаны новые классы МЭМС на основе кремния, которые обеспечили революционное внедрение новых технических средств сотовой связи и оптоэлектроники, в том числе:

Радиочастотные МЭМС-фильтры для сотовых телефонов, обеспечивающие в диапазоне частот 3…300 МГц высокую

добротность - 200…300 (вместо 20…30 в микроэлектронном исполнении);

Микрозеркальные коммутаторы (2х2,1х4 мм) для оптоволоконных каналов связи на частоты 3…30 ГГц.

В 90-е годы ХХ века к соперничеству двух мировых лидеров в области МЭМС (США и Япония) активно подключились страны Европы и Юго-Восточной Азии. Так например количество университетов и коммерческих компаний, занимающихся исследованиями и разработкой в области создания МЭМС, в Германии к 1997 году стало в 1,5 раза больше, чем в США и практически сравнялось с Японией. В 1998 году по заказу управления перспективных исследований Министерства обороны США впервые была принята программа по МЭМС, которая называлась “MEMC - Microelektromechanical Systems”. На развитие этой программы США ежегодно выделяет по 35 млн. долларов, что превышает подобные инвестиции других стран.

Основные направления и особенности развития изделий микросистемной техники

В таблице 1 приведены основные направления и особенности развития изделий микросистемной техники.

Таблица 1. Основные направления и особенности развития

изделий микросистемной техники

Наименование

Страна

Разработчик

Особенности

Примечание

SEIMS - Sandia Embedded Micromechanical Systems

США

Лаборатория “Сандия”

Разработанная технология обеспечивает создание МЭМС с минимальной топологией 0,5 мкм

В лаборатории организованы отделения робототехники и искусственного интеллекта

Оптический переключатель-мультиплексор

США

Лаборатория “Сандия”

Выполнен на основе МЭМС с набором из 250 микрозеркал по технологии Summeit-Vsurface MEMS

Готовится переключатель, состоящий из 1000 микрозеркал

Чувствительные элементы датчиков на основе карбида кремния

Россия

ЛЭТИ

Датчики обеспечивают линейность измерительных характеристик до температуры 450о С

Аналогичные зарубежные кремниевые приборы обеспечивают максимальную температуру до 125 оС

Микроэлектромеханический спектрограф

США

Окриджская лаборатория

Имеет объем 6 см3, что в три тысячи раз меньше его неинтегрального аналога

Может применяться в мониторинговых и аварийных системах безопасности химических предприятий

Прототип ЛНК (“Лаборатории на кристалле”)

США

Массачусетский технологический институт

Содержит 34 микрорезервуара по 24 нл, сформированных методом сквозного травления кремниевых подложек и закрытых золотыми мембранами толщиной 0,3 мкм

По оценке специалистов, может привести к революции в приборостроении (для анализа ДНК человека или контроля вредных веществ)

Особо стойкие МЭМС

США

Ливерморская лаборатория

Разработанные МЭМС обеспечивают особую стойкость к радиационным, химическим и тепловым воздействиям

Получение особостойких МЭМС обеспечивается применением карбида кремния в качестве исходного материала

Миниатюрный летательный аппарат “Black Widow”

США

Кооперация организаций и фирм

Размах крыльев - 15 см; вес - 80 г; высота полета - 230 м; скорость - 70 км/ч; время полета - 30 мин; КПД двигателя - 82%; две видеокамеры по 2 г каждая

Обеспечивает передачу видеоизображения на расстояние до 2 км в реальном масштабе времени

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи по теме:

Технические средства, применяемые в деловом общении В деловом мире в условиях обострения конкуренции деловое общение становится важным фактором, определяющим успех деятельности не только отдельного человека, но подчас и целой фирмы ...

Преобразование кодов Коды обнаружения или обнаружения и исправления ошибок применяются в вычислительных машинах для контроля правильности передач информации между устройствами и внутри устройств машины, а также ...

Построение и расчет сетей с использованием технологий Wi-Fi и WiMAX Технология Wi-Fi изменяет мир. Эти изменения касаются того, как мы работаем, играем и взаимодействуем друг с другом. Экономика Wi-Fi быстро изменяет мир за счет высокоскоростных беспрово ...