EO 520

COMM RESONATORS La simulazione multifisica rappresenta un elemento importante per supportare l’innovazione nei progetti dei dispositivi MEMS RF Lo sviluppo dei risonatori MEMS ha reso possibile l’esi- stenza dei dispositivi palmari che conosciamo oggi, dal momento che i risonatori meccanici potevano essere re- alizzati in dimensioni molto inferiori rispetto ai circuiti RLC. La storia del successo dei MEMS non finisce qui, na- turalmente: i produttori continuano a innovare e l’ultima tendenza riguarda l’integrazione di funzionalità di co- municazione 5G in questi dispositivi portatili. I risonatori MEMS sono una parte importante del processo e la simu- lazione multifisica si rivela preziosa per portare avanti l’innovazione nei progetti dei dispositivi MEMS RF. Nel ciclo di sviluppo, la fabbricazione di prototipi di di- spositivi MEMS comporta molte dispendiose fasi di la- vorazione. La simulazione multifisica accelera il ciclo di apprendimento e riduce la necessità di fabbricare proto- tipi fisici. Inoltre, poiché i componenti vengono integrati nei circuiti elettronici, i produttori devono progettare i risonatori come parte di un sistema elettronico, invece di progettarli separatamente. Oggi i MEMS a radiofrequenza sono gli elementi costi- tutivi dei sistemi di comunicazione. I risonatori a onde acustiche di superficie (Surface Acoustic Wave, SAW), che operano a frequenze inferiori (ad esempio 2,5 GHz), sono i primi esempi di questi dispositivi. I risonatori a onde acustiche di volume (Bulk Acoustic Wave, BAW), uno svi- luppo successivo, sono stati creati per gestire frequenze più elevate (ad esempio 8 GHz), ma richiedono una pro- gettazione più complessa. All’interno di questo gruppo di risonatori, esistono varianti come i risonatori acustici Risonatori MEMS RF, gli elementi costitutivi dei sistemi di comunicazione Joseph Carew bulk a film sottile (Thin-Film Bulk Acoustic Resonators, TFBAR o FBAR) e i risonatori montati solidamente (SMR). Il risonatore a onde di Lamb (Lamb Wave Resonator, LWR) incorpora i trasduttori interdigitali dei risonatori SAW e la struttura sospesa dei risonatori BAW per otte- nere i vantaggi di entrambi. La progettazione dell’LWR comporta una complessità ancora maggiore, accentuan- do il ruolo della simulazione multifisica, soprattutto in considerazione della fisica elettromeccanica accoppiata. Per mostrare i vantaggi dell’uso della simulazione nel processo di progettazione dei dispositivi MEMS RF, ab- biamo creato tre modelli utilizzando il software COMSOL Multiphysics. Risonatori acustici bulk a film sottile Oggi la maggior parte degli smartphone include FBAR. Per esempio, un FBAR può essere utilizzato nei filtri RF degli smartphone, che consentono di trasmettere e rice- vere frequenze. È stato sviluppato il modello multifisico di un FBAR apo- dizzato a cinque lati con l’obiettivo di massimizzare il confinamento dell’energia vibrazionale. Questo partico- lare modello è stato progettato per avere una risonan- za in serie a circa 3,25 GHz ed è composto dai seguenti Risonatore acustico bulk a film sottile ELETTRONICA OGGI 520 - SETTEMBRE 2024 37