Asiaankuuluvien tietojen mukaan Yhdysvaltojen maailmanlaajuisilla anturimarkkinoilla 29%: n markkinaosuuteen ensimmäisen globaalin anturin markkinaosuuden valtaistuimelle, joka liittyy läheisesti Yhdysvaltoihin.
Yhdysvallat on tietovallankumouksen lähde, joka on yksi nykyaikaisen tietotekniikan kolmesta suurimmasta teknologisesta kulmakivestä, Yhdysvallat on pitänyt antureita avainasemassa korkean teknologian tekniikkana. Jo vuonna 2004 Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö (NSF) julkaisi erittäin tulevaisuudennäkymän erityisraportin - "Anturivallankumous" (anturivallankumous). (Jos olet kiinnostunut tästä raportista, katso sisältö: NSF julkaisee: anturin vallankumous.)
MEMS (mikroelektro-mekaaniset järjestelmät) on vallankumouksellinen tekniikka anturikentällä. NSF on rahoittanut SCME: tä (Microsystems Educationin tukikeskus), jonka tarkoituksena on popularisoi ja tukemaan MEMS -koulutusta.
Tämä artikkeli on käännetty MEMS: n historiasta, joka on yksi SCME: n koulutussarjasta, joka tarjoaaMEMS -tekniikan kattava historia, joka kattaa tärkeimmät teknologian solmut ja välitavoitteet MEMS: ssä: mukaanpaineanturit), MEMS -kentän mainituimmat paperit jamuu sisältö.paperit jne.Sitä suositellaan kaikille!
Puolesta"MEMS -historia" (MEMS -historia)PDF -alkuperäinen asiakirja (englanti), voit etsiä avainsanoja [MEMS -historia] Anturi -asiantuntijaverkossa artikkelin yksityiskohdat -sivulla voidaan ladata.
Anturien asiantuntijaverkko(Sensorexpert.com.cn) keskittyy anturitekniikan alaan, on sitoutunut maailmanlaajuiseen huipputekniseen markkinoiden dynamiikkaan, teknologiatrendeihin ja ammatillisten pystysuuntaisten palveluiden tuotteiden valintaan, on johtava anturituotekysely- ja mediatietopalvelualusta. Anturituotteiden ja tekniikoiden perusteella suurin osa elektronisista valmistajista ja anturivalmistajista tarjoaa tarkan sovituksen ja telakoinnin.
Mikroelektromekaaniset järjestelmät (MEM) ovat miniatyyrijärjestelmiä, joita on jokapäiväisessä elämässämme. MEMS -komponenttien koko on yhdestä osasta miljoonaa (mikronia) yhteen osaan tuhatta (millimetrit). Niitä tunnetaan myös nimellä mikromekaniikka, mikrosysteemit, mikromakkeet tai mikrosysteemitekniikka (MST).
MEMS on valmistettu monista materiaaleista ja prosesseistaKäyttämällä materiaaleja, kuten puolijohteita, muoveja, keramiikkaa, ferroelektrisiä, magnetiikoitaja ⽣.
Käytettyjä materiaaleja ovat puolijohteet, muovit, keramiikka, rauta, magneettinen ja ⽣ -materiaalit.
MEM -aineita käytetään antureina, toimilaitteina, kiihtyvyysmittarina,kytkimet, GameControllers ja kevyet heijastimet, nimetä vain muutama sovellus.
MEMS ovat tällä hetkelläKäytetään autoissa, ilmailu- ja avaruustekniikassa, elinvoimaisuudessa ja lääketieteellisissä sovelluksissa, mustesuihkutulostimissa, langattomassa ja optisessa viestinnässä, ja uudet käyttötapaukset ovat syntymässä joka päivä.
Vuonna 1965 Gordon Moore huomautti, että transistorin keksinnön jälkeen 1940 -luvun lopulla,transistorien lukumäärä neliötuumaa kohti integroitunapiiritoli kaksinkertaistunut 18 kuukauden välein1950 -luvun lopulta 1960 -luvun alkuunjaHavainto, joka on "Mooren laki. Moore sanoi tässä lausunnossa:" Lähitulevaisuudessa tekniikka keskittyy pienempiin, ei suurempiin ".
"Moore ilmoitti, että tekniikalla on ja tahtoa lähitulevaisuudessa keskittyen pienempiin, ei isompiin."
Transistorin tavoin ihmiset ovat yrittäneet tehdä sähkömekaanisista järjestelmistä pienempiä, ja Richard Feynman -niminen mies asetti sen parhaiten kuuluisassa 1959 Pikku sormellasi olevan kynnen koko, ja se on pieni, pieni maailma. "
Gordon Moore ja Richard Feynman ovat vain kaksi esimerkkiä tutkijoista, jotka ennustavat pienempiä ja pienempiä nousevia MEMS -tekniikoita. Tässä artikkelissa keskustellaan MEMS -kentässä syntyvien avainteknologian solmuista ja virstanpylväistä.
Tärkeät MEMS -välitavoitteet
MEMS -laitteiden syntymä on tapahtunut monissa paikoissa ja monien ihmisten ponnistelujen kautta. Tietysti uusia MEMS -tekniikoita ja sovelluksia kehitetään joka päivä. Tähän sisältyy monia ponnisteluja, jotka ovat johtaneet MEM: ien kehittämiseen.
Alla on aikajana, joka täydentää MEMS -tekniikan kehittämisen aikajanaa. Alkaen ensimmäisestä kohdasta, joka oli vuonna 1947 valmistettu ja päättyy optiseen verkkokytkimeen vuonna 1999, MEMS on vaikuttanut MEMS -tekniikan nykyiseen tilaan ja nanoteknologiaan monien innovaatioiden kautta yli 50 vuoden aikana.
Alla MEMS-historian 35 suuresta virstanpylväästä voimme nähdä, että on olemassa monia tunnettuja laboratorioita, yliopistoja ja yrityksiä, jotka ovat antaneet merkittävän panoksen MEMS: n kehittämiseen:
- 1948, Germanum Transistor keksi Bell Labsissa (William Shockley)
- 1954, germaniumin ja piin pietsoresisoiva vaikutus (CS Smith)
- 1958, ensimmäinen integroitu piiri (IC) (JS Kilby 1958/Robert Noyce 1959)
- 1959, "Paljon tilaa pohjassa" (R. Feynman)
- 1959, osoitti ensimmäisen piin paineanturin (kulitti)
- 1967, anisotrooppinen syvä pii -etsaus (Ha Waggener et ai.)
- 1968, resonanssiportin transistori patentoitu (pintamikromakkeusprosessi) (H. Nathanson et ai.)
- 1970, erärekisteröidyt piikiekot, joita käytetään paineantureina (erän mikromaitosprosessi)
- 1971, mikroprosessori keksi
- 1979, Hewlett-Packard mikromaattinen mustesuutin
- 1982, "Pii rakenteellisena materiaalina" (K. Petersen)
- 1982, Liga -prosessi (KFK, Saksa)
- 1982, kertakäyttöinen verenpaineanturi (Honeywell)
- 1983, integroitu paineanturi (Honeywell)
- 1983, "Infinitestimaaliset koneet", R. Feynman.
- 1985, anturi tai kaatumisanturi (turvatyyny)
- 1985, "Buckyball" löytö
- 1986, Atomivoimamikroskoopin keksintö
- 1986, Piilakoneen sitoutuminen (M. Shimbo)
- 1988: Paine -anturien massatuotanto kiekkojen sitoutumisella (Nova -anturi)
- 1988, pyörivä sähköstaattinen sivukäyttömoottori(Tuuletin, Tai, Muller)
- 1991, vuosittainen monikiteinen piisarana (Pister, Judy, Burgett, pelko).
- 1991, hiilinanoputkien löytäminen
- 1992, ritilävalojen modulaattorit (Solgaard, Sandejas, Bloom)
- 1992, irtotavarana (Scream Process, Cornell)
- 1993, digitaalinen peilinäyttö (TexasSoittimet)
- 1993, MCNC luo sikotautivalimopalvelun
- 1993, ensimmäinen massatuotannon pinta-mikromakkeistettu kiihtyvyysanturi (analogiset laitteet)
- 1994, Bosch Deep Reactive ion -etsausprosessi patentoitu
- 1996, Richard Smalley kehittää tekniikan hiilinanoputkien tuottamiseksi tasaisella halkaisijalla.
- 1999, optiset verkkokytkimet (Lucent)
- 2000 -luvut, optinen MEMS -puomi
- 2000 -luvut, biomemien nousu
- 2000 -luvulla MEMS -laitteiden ja sovellusten lukumäärä kasvoi.
- 2000 -luvut, NEMS -sovellukset ja tekniikan kehittäminen
1947 Point-Contact Transistorin (Germanium) keksintö
Vuonna 1947 William Shockley, John Bardeen ja Walter Brattain Bell Labsista onnistuivat rakentamaan ensimmäisen pisteen välitöntä transistoria. Tämä transistori käytti germaniumia, puolijohtavaa kemiallista elementtiä.
Tämä keksintö osoitti kyvyn tehdä transistoreja puolijohdemateriaaleista, sallii kontrollinjännitejanykyinen.Se avasi myös oven pienempien transistorien valmistukseen. William Shockley jätti Germanium NPN: n kasvun liitäntätransistorin patentin vuonna 1948.
Ensimmäinen transistori oli noin puoli tuumaa pitkä ja oli varmasti valtava verrattuna nykypäivän standardeihin. Nykyään tutkijat voivat luoda nanotransistoreita, joiden halkaisija on noin yksi nanometri. Viitteenä ihmisen hiukset ovat noin 60-100 mikronia.
Pietsoresistenttivaikutuksen löytäminen Piissä ja Germaniumissa vuonna 1954
Vuonna 1954 CS Smith löysi pietsoresisoivan vaikutuksen puolijohdemateriaaleissa, kuten piissä ja germaniumissa. Tämä pietsoresistenttivaikutus puolijohteissa voi olla suuruusluokkaa suurempi kuin metallien geometrinen pietsoresistinen vaikutus.Tämä löytö oli tärkeä MEMS: lle, koska se osoitti, että pii ja germanium voisivat tuntea ilman tai veden painetta paremmin kuin metallit.
Pietsoresisoivan vaikutuksen löytäminen puolijohteissa johti piidakannamittarien kaupalliseen kehitykseen vuonna 1958.Vuina 1959 Kulite Corporation perustettiin ensimmäisenä kaupallisena paljaiden piilakenteiden mittamittarien kaupallisena lähteenä.
Vuonna 1958 keksittiin ensimmäinen integroitu piiri (IC)
Kun transistori keksittiin, kunkin transistorin todellinen koko oli rajoitettu, koska se oli kytkettävä johdoihin ja muihin elektronisiin laitteisiin. Seurauksena on, että transistorin kutistuminen pysähtyi "integroidun piirin" tuloon saakka.
Integroitu piiri koostuisi transistoreista, vastuksista, kondensaattoreista ja johdoista tietyn sovelluksen tarpeiden tyydyttämiseksi. Jos integroitu piiri voitaisiin valmistaa kokonaan yhdellä substraatilla, koko laite voidaan tehdä vielä pienemmäksi.
Melkein samaan aikaan kaksi ihmistä kehitti itsenäisesti integroituja piirejä.
Vuonna 1958 Texas Instrumentsissa työskentelevä Jack Kilby kehitti "solid-state-piirin" toimivan mallin.Tämä piiri koostui transistorista, kolmesta vastuksesta ja kondensaattorista, jotka kaikki asennettiin germanium -arkkiin.
Pian sen jälkeen Fairchild Semiconductor Robert Noyce teki ensimmäisen "yksikköpiirin", integroidun piirin, joka on valmistettu piisirulle. Tämä integroitu piiri tehtiin piisirulla, ja Robert Noyce sai ensimmäisen patentinsa vuonna 1961.
1959 "Paljon tilaa pohjassa"
Vuonna 1959 amerikkalaisen fyysisen yhteiskunnan kokouksessa mies nimeltä Richard Feynman popularisoi mikro- ja nanoteknologian kehitystä kuuluisalla siemenluennolla, jonka otsikko on "Pohjassa on runsaasti tilaa".
Luennossaan hän esitti kysymyksen:"Miksi emme voi kirjoittaa koko 24- äänenvoimakkuuden tietosanakirjaa britannica nastalla?"