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SWITCH MEMS
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- ELETTRONICA OGGI 452 - MARZO 2016
producono oggi gli accelerometri, i giroscopi e molti sensori a
elevate prestazioni diffusisi proprio grazie all’elevato contenu-
to d’intelligenza che integrano a bordo.
DelfMEMS ha perfezionato questa tecnologia e può oggi realiz-
zare switch per la radiofrequenza dove l’azionamento avviene
meccanicamente con un ottimo isolamento dall’esterno, basse
perdite d’inserzione, elevata linearità di risposta, bassi consu-
mi e pregevole affidabilità, il tutto al basso costo consentito
da questi processi. Gli switch RF MEMS sono realizzati in una
varietà di tipologie e abbracciano l’intera banda della radiofre-
quenza e parte di quella delle onde millimetriche ossia da 0,1
fino a 40 GHz. Inoltre, l’elevata scala d’integrazione conseguita
ha permesso agli esperti francesi di integrare insieme ai MEMS
anche un circuito CMOS che si può scegliere ad hoc per sup-
portare differenti caratteristiche micro-elettromeccaniche a
seconda dei modelli disponibili e può per esempio affiancarsi
a un oscillatore auto risonante (self-sustained), a un’induttanza
sintonizzabile oppure a un varactor (diodo varicap) e così sod-
disfare molteplici esigenze applicative importanti soprattutto
nelle fasi di selezione delle diverse bande della radiofrequenza
previste nei tanti standard wireless attualmente attivi.
FreeFlex, flessibilità libera
Un’ulteriore evoluzione della tecnologia di fabbricazione svi-
luppata da DelfMEMS per i suoi switch RF MEMS è stata brevet-
tata con la denominazione di FreeFlex e consiste nel realizzare
l’elemento movibile con un ponte flessibile che attraversa i
due elettrodi ma rimane fissato ai due lati su uno degli elettrodi
mentre in mezzo è sospeso sopra l’altro elettrodo. Applicando
un impulso il ponte si flette verso il basso toccando l’elettrodo
centrale e viceversa senza tensione si alza togliendo il contat-
to. In questo modo entrambi gli stati on e off sono sempre in
equilibrio elettrostatico e non generano capacità o induttanze
parassite mentre basta un debole impulso per commutarli. È
a tutti gli effetti un approccio di tipo ohmico ma non comporta
il deterioramento degli elettrodi tipico dei commutatori a relè
e garantisce una durata di vita molto lunga e competitiva con
quella degli switch capacitivi. Le prestazioni misurate e garan-
tite evidenziano a 2 GHz appena 0,1 dB di perdite d’inserzione
e 45 dB d’isolamento mentre gli stessi valori a 40 GHz sono
esattamente 0,34 dB e 25 dB ma con una linearità di risposta
costantemente superiore a 90 dBm su tutta la banda ossia un
ordine di grandezza meglio rispetto agli switch a semicondut-
tore.
Quest’anno DelfMEMS ha presentato il nuovo RF MEMS ohmi-
co SP12T a dodici vie (twelve throw) che supera gli analoghi
RF MEMS capacitivi sia in robustezza sia in velocità ma offre in
più un’ineguagliabile versatilità d’implementazione sulle sche-
de. La tecnologia di microlavorazione degli elementi meccanici
FreeFlex consente di creare dodici percorsi di attraversamen-
to e introdurre la selettività nei collegamenti RF fra dodici pos-
sibilità diverse, il che costituisce un’opportunità straordinaria
per i sistemi di comunicazione LTE-A di nuova generazione
dov’è necessario implementare la Uplink Carrier Aggregation.
I processi FreeFlex migliorano notevolmente le prestazioni del-
lo switch SP12T in termini di isolamento, perdite d’inserzione
e linearità di risposta mentre mantengono bassi i consumi e i
costi di produzione. Nei primi test è stato facilmente raggiunto
il traguardo di un miliardo di cicli di commutazione certificabili
e ciò costituisce un record per questo tipo di dispositivi ma nei
laboratori francesi è già in cantiere la seconda generazione di
switch RF MEMS per i quali l’obiettivo è quello di stabilire un
nuovo record di affidabilità garantendo oltre 50 milioni di cicli
di commutazione conseguiti grazie a un’ulteriore diminuzione
dell’attrito statico e delle perdite d’inserzione.
Fig. 5 – Gli switch RF MEMS DelfMEMS integrano nello stesso die del
commutatore anche circuiti CMOS con funzioni che agevolano la selezio-
ne delle diverse bande della radiofrequenza da 1 fino a 40 GHz
Fig. 4 – Il nuovo RFMEMS ohmico SP12T realizzato da DelfMEMS a dodici
vie consente di implementare commutatori adatti ai sistemi di comuni-
cazione LTE-A con Uplink Carrier Aggregation