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COMM
SWITCH MEMS
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- ELETTRONICA OGGI 452 - MARZO 2016
di tensione che muove la barretta
azionando o negando il contatto
diretto fra metallo e metallo. Negli
switch capacitivi fra la barretta e
l’armatura c’è uno strato dielet-
trico e perciò il contatto è di tipo
metallo-isolante-metallo mentre la
commutazione avviene come nei
condensatori che diventano cir-
cuiti chiusi oppure circuiti aperti
(on o off) in funzione della forma
d’onda della tensione di comando
applicata. Senza contatto diretto
gli switch capacitivi hanno una
durata di vita superiore ma anche
una caratteristica di risposta tipi-
camente passa-alto che li penalizza nella parte più bassa della
radiofrequenza e, inoltre, necessitano di maggior attenzione
nell’implementazione circuitale. In realtà, gli switch ohmici
si deteriorano per attrito statico mentre quelli capacitivi ten-
dono ad accumulare carica nel dielettrico isolante che gra-
dualmente ma inesorabilmente finisce per condurre e poi non
commuta più, a meno che non si prevedano dei circuiti appo-
sitamente pensati per scaricarlo
periodicamente e ripristinarne la
correttezza di funzionamento.
Nelle reti wireless gli switch
MEMS servono per instradare
ciascun segnale RF in entrata
verso una delle porte d’uscita fra
quelle disponibili e il numero di
queste porte è fondamentale per
migliorare la densità circuitale
nelle schede di commutazione
delle stazioni base ma dipende
anche dalla qualità elettroma-
gnetica degli switch. Gli switch
MEMS offrono perdite d’inser-
zione inferiori rispetto agli altri
switch a semiconduttore e una
miglior linearità dovuta al basso
livello di distorsione armonica
e perciò risentono meno degli
effetti parassiti e consentono di
realizzare commutatori multipor-
ta più affidabili. Pertanto sono
l’unica scelta per implementare
circuiti in grado di gestire la rice-
zione e la trasmissione di due o
più portanti RF come previsto nei
nuovi sistemi LTE-Advanced cru-
ciali per la telefonia 4G e 5G.
Switch RF MEMS
DelfMEMS ha sede a Villeneu-
ve d’Ascq che si trova quasi in
cima alla Francia dove dal 2006
sviluppa e produce switch micro-
elettromeccanici per la radiofre-
quenza principalmente per il set-
tore telecom dove sono impiegati
per separare i segnali in funzione
della frequenza e instradarli ai
front-end di competenza. Sono
però in crescita anche le appli-
cazioni industriali e aerospaziali
e, soprattutto, quelle medicali dove, per esempio, servono a
distinguere i segnali che interessano una particolare diagnosi
fra i molti tipicamente acquisiti con le moderne strumentazioni
ospedaliere.
La tecnologia sviluppata dalla società per produrre gli switch
RF MEMS sfrutta un’evoluzione dei processi di lavorazione
noti come surface micromachining che consistono nel depo-
sitare uno alla volta più strati con
spessore tipico di 2 o 3 micron e
disegno superficiale che ha parti
di silicio e parti di biossido di si-
licio laddove ci sono gli elementi
funzionali mentre nell’area che
rimane c’è un materiale “sacrifi-
cale” che alla fine del processo
viene rimosso chimicamente in
modo tale da lasciare solidi solo
i componenti. Questo approccio
consente di fabbricare strutture
con qualsiasi forma geometrica e
per esempio membrane o barret-
te libere di muoversi con le quali
si realizzano dispositivi micro-
elettromeccanici con funzionali-
tà di sensori oppure di attuatori.
Inoltre, dato che allo stesso modo
si depositano gli strati dei transi-
stor e degli altri componenti elet-
tronici si ha il vantaggio di poter
integrare sullo stesso die di silicio
elementi MEMS, circuiti elettroni-
ci analogici e circuiti digitali utiliz-
zando una sola macchina. Con la
microlavorazione superficiale si
Fig. 2 – La commutazione degli switch RF MEMS avviene mecca-
nicamente su comando elettrostatico e offre le migliori presta-
zioni in termini di basse perdite d’inserzione, linearità di risposta
e affidabilità
Fig. 3 – FreeFlex è la tecnologia di microlavorazione sviluppata
da DelfMEMS per realizzare switch ohmici nei quali gli stati on e
off sono entrambi in equilibrio e perciò garantiscono un’elevata
durata di vita