Запуск датчиков использует модифицированный подход MEMS для производства ИС со встроенными датчиками, которые могут снизить затраты и обеспечить более гибкие конструкции.
По мере роста рынка AIoT (искусственный интеллект вещей) потребность в датчиках для мониторинга условий и сбора данных становится все более важной. Но одним из препятствий была возможность легкого массового производства датчиков. Британский стартап по производству датчиков Nanusens считает, что разработал решение.
Технология Nanusens создает датчики непосредственно внутри управляющего чипа устройства (ASIC) во время производства чипа. Такое расположение позволяет датчикам занимать незначительный объем пространства, находясь внутри самого чипа, а не занимая место, располагаясь рядом с ним. Эта технология также позволяет встроить в чип множество различных датчиков, что позволяет производителям чипов и OEM-производителям создавать гораздо более интеллектуальные устройства с незначительным увеличением затрат или занимаемого места внутри устройства. Мультисенсорное решение потенциально освобождает место для дополнительных функций и батарей большего размера, что обеспечивает более длительный срок службы устройства при меньшем энергопотреблении.
Напротив, современное производство датчиков строится специализированными компаниями на крошечной полоске кремния или кристалле, при этом каждый тип датчика производится на отдельной производственной линии, что затрудняет наращивание производства. Они либо упакованы в знакомый черный блок с проводными соединениями для установки на печатную плату, либо закреплены рядом с основным чипом в виде голого кристалла. Оба подхода являются относительно дорогими и масштабными, при этом в настоящее время не существует способов снижения затрат и размеров, что является барьером на пути развития AIoT.
Nanusens смогла использовать технологию MEMS (микроэлектромеханические системы) для изготовления датчиков. «Мы добавили очень простой этап постобработки — паровую HF — для удаления части оксида кремния на внутренней стороне КМОП, высвобождая часть металлических слоев на задней стороне чипа, чтобы они могли двигаться», — сказал д-р Хосеп Монтанья, генеральный директор Nausens, в интервью по электронной почте Design News. «Большая трудность заключалась в том, как спроектировать эти МЭМС, которые должны были быть изготовлены с использованием металлических линий с плохими механическими свойствами (тонкие и с большими остаточными напряжениями)».
Компания также разработала схему управления, которая измеряет изменения емкости внутри датчика и предоставляет данные датчика. Как и сам датчик, это также цифровой IP-блок, поэтому его можно включить в план управляющей микросхемы устройства (ASIC) с помощью стандартных инструментов EDA. По словам Нанусенса, такое соединение датчиков и схем управления в виде IP уникально, поскольку никакое другое сенсорное решение не может быть превращено в IP-блок и выполнено с использованием стандартных методов КМОП внутри слоев структуры чипа. Компания считает, что такой подход снижает сложность и стоимость материалов для устройства AIoT.
Доктор Монтанья из Nanusens называет преимуществами этой технологии более низкую стоимость, меньший размер, большие объемы производства и более низкое потребление тока в нижних узлах. «Стоимость датчика ниже, поскольку вам не нужен отдельный корпус, и он представляет собой очень небольшую часть чипа основного процессора», — сказал он. «Он не только монолитно интегрирован, но и очень мал. И меньшего размера с нижними узлами.
По словам доктора Монтаньи, у Nanusens есть соглашение с Azoteq о разработке мультисенсорной ИС, интегрирующей 3D-акселерометр Nanusens, на рынке к концу следующего года. Компания также ведет переговоры с несколькими другими компаниями-производителями полупроводников о заключении новых сделок в области интеллектуальной собственности. Nanusens уже начала раунд финансирования серии А.
Помимо датчиков акселерометра, Nanusens разрабатывает другие типы встроенных датчиков, такие как гироскопы, магнитометры, датчики давления, микрофоны, ИК-изображения и датчики газа, как варианты конструкции акселерометра. Это может открыть множество других рынков для встроенных датчиков, таких как смартфоны, наушники, носимые устройства, автомобили, медицинское оборудование и аэрокосмическая промышленность, а также другие рынки.
