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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学で開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\術の向かうべき妓が見え始めてきた。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られた。

セッションの座長をめる東B工業j学統合研|院の益k哉教bは、MEMS\術やCMOSとの融合\術を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学における]施設だけではなくj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学とをTぶ共同研|Uを紹介し、みんながCMOSを使えるようにすることがj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を読みDる場合にはやはり集積化のメリットはj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学j学院工学研|科マイクロエンジニアリング専の土屋智y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、バネや運動究式を電気素子や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学土屋智y教bの解析したMEMSデバイスの比較
B都j学土屋智y教bの解析したMEMSデバイスの比較


東B工業j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られ、1dB低下時の出でも28.1dBm〜30.0dBmという良好なT果をu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)
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