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经过20年开发，MEMS射频开关有望走向手机


经过20年开发，MEMS射频开关有望走向手机文章插图
来源：内容转载自公众号「悦智网 」 ， 作者：Glenn Zorpette ， 谢谢 。
射频微机电系统实现“理想开关” 。
20年前 ， 射频电路的专业工程师设想了一种“理想开关” 。 这种开关在“接通”时的电阻非常低 ， 在“断开”时的电阻非常高 ， 它体积小巧、速度快 ， 便于制造 ， 能够切换相当大的电流 ， 可以耐受数十亿次开关转换 ， 开关只需很少的电力 。 它还能毫无失真地传导数十至数百千兆赫的信号（近乎完美的线性度） 。
这并不是空想 ， 这一大型新兴产业市场已准备就绪 。 伴随微机电系统（MEMS）持续取得突破性进展 ， 美国和欧洲的大型项目如雨后春笋般涌现 。 很多项目都得到了美国国防部高级研究计划局（DARPA）或欧盟卓越网络（European Union Network of Excellence）的资助 。 进入21世纪后 ， 经过长时间且动荡的技术开发之后 ， 现在 ， 射频微机电系统（RF MEMS）开关终于要走向商业成功了 。
在美国 ， 有两家公司可能会快速发展并在竞争激烈的市场中站稳脚跟 。 其一是通用创投的子公司Menlo Micro ， 位于加州尔湾市 。 该公司的联合创始人兼高级副总裁克里斯?乔瓦尼埃洛（Chris Giovaniello）表示 ， 他们在航空航天业、军事和无线网络基础设施行业有30多个客户 。 同时 ， 硅谷还有一家名为Cavendish Kinetics的公司 ， 该公司致力于开发用于智能手机的RF MEMS开关 。 2019年10月 ， 该公司被无线设备和系统（很多都用于智能手机）的领先制造商Qorvo公司收购 。 虽然有关收购的具体条款并未公布 ， 但Cavendish公司已在至少三轮融资中筹集了超过5800万美元的资金 。
这一成功经历了漫长而动荡的时光 ， 其间时而希望高涨 ， 时而希望渺茫 。 “许多公司都进行了尝试 ， 只有这两家公司成功了 ， 它们很幸运 。 可能有20家公司都失败了 ， 这就是现实 。 对于科技创业公司 ， 10%的成功率是很正常的 。 ”RF MEMS研发先驱、加州大学圣地亚哥分校的电气工程学教授加布里埃尔?雷贝兹（Gabriel Rebeiz）说 。
新设备结合了机电继电器开关的最佳功能（超低电阻和漏电电流以及非常高的线性度）与半导体开关的一些优点（体积小、可靠性非常高 ， 坚固耐用） 。 从概念上说 ， 这种设备与继电器开关类似 。 在操作中 ， 静电力将导电梁（也称为执行器或悬臂）拉向电触点 。 继电器的动作是由电磁体触发的 ， RF MEMS开关则不同 ， 它使用50至100伏的直流电压来产生静电场 ， 将导电梁拉至电触点 。 由于电场是静态的 ， 因此电流和功耗非常低 。
经过20年开发，MEMS射频开关有望走向手机文章插图
乔瓦尼埃洛说 ， 最难的技术挑战是找到一种可承受数十亿次反复弯曲的导电合金 。 他说：“真正的问题是执行器 ， 为了解决这个问题 ， 通用公司付出很大努力来开发合金 。 我们已经开发了一些高导电性的专有合金 ， 这些合金非常适合继电器 ， 但是其机械强度极高 ， 非常像多晶硅 。 ”
他补充说：“几十年来 ， 通用公司在用于喷气发动机的合金方面做了很多工作 ， 实际上 ， 正是其中一些人帮助我们解决了一些基本的可靠性问题 。 ”Menlo公司尚未透露其合金的成分 ， 但是 ， 大约5年前通用和Menlo公司的工程师所撰写的研究论文表明 ， 他们当时正在分别研究镍合金和金合金 。
与此同时 ， Qorvo公司则正在以智能手机内部的应用为目标（Menlo Micro也是如此） 。 Qorvo的技术开发总监朱里奥?科斯塔（Julio Costa）说 ， 每年智能手机的成交量约为15亿部 ， 这是一个巨大的市场 ， 对器件的要求也极为严格 。 “手机是人们日常生活中的重要组成部分 ， 因此 ， 如果（新器件）不可靠 ， 就无法使用 。 ”


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