Os dispositivos MEMS se tornaram muito populares em seu uso nos últimos anos, pois podemos encontrá-los em vários elementos do hardware do PC, tanto em periféricos quanto nos componentes de um computador em todas as suas formas. De PCs desktop a smartphones que temos no bolso. O que são dispositivos MEMS e como eles funcionam?
Tendemos a supor que o que está dentro de nosso PC são peças de eletrônica pura e rígida, seja digital ou analógica, e que outras disciplinas de engenharia não estão presentes em nosso PC. Bem, os dispositivos MEMS são usados diariamente em seu PC, em todos os momentos e não são componentes eletrônicos. Vamos ver o que são e quais são suas utilidades.
O que são dispositivos MEMS?
MEMS é uma sigla que significa sistemas microeletromecânicos, que se traduz em sistemas microeletromecânicos. Sua peculiaridade é que ele reúne ao máximo sistemas eletromecânicos miniaturizados, tanto que podem ser integrados em um chip. A sua complexidade é variável e podemos encontrar desde mecanismos muito simples até outros tão complexos como um relógio. Os primeiros a serem implantados no mercado foram os acelerômetros, até então utilizados em airbags de carros e cartuchos de tinta para impressoras. Sua popularização? o Nintendo O Wii primeiro e o advento dos smartphones depois demonstraram que os acelerômetros poderiam servir como sensores.
MEMS são dispositivos extremamente complexos para projetar e fabricar, reunindo várias disciplinas de engenharia completamente díspares. Em primeiro lugar, eles estão integrados a dispositivos eletrônicos, são dispositivos mecânicos em que os materiais também são importantes. Alguns até usam tecnologias complexas, como ótica e mecânica dos fluidos. E apesar de sua enorme complexidade, eles são encontrados em centenas de milhões de dispositivos a preços que geralmente são vendidos por centavos.
Hoje, os dispositivos MEMS são usados para uma infinidade de tarefas e assumem diferentes formas. Por exemplo, os sensores de pressão do microfone são dispositivos MEMS. Como a temperatura dos processadores é medida e seu status é relatado? Bem, um dispositivo MEMS também cuida disso. Portanto, eles são usados para resolver problemas específicos que a eletrônica convencional, em seus dois ramos, não consegue resolver.
Categorização de dispositivos MEMS
Hoje os dispositivos MEMS mais utilizados no nosso dia a dia são os seguintes:
- Magnetômetros, utilizados para obter a direção durante a navegação, ou seja, funcionam como bússolas.
- Sensores de fluxo de ar para sistemas de refrigeração.
- Microfones MEMS, usados para comunicação, muitos deles integram sistemas de cancelamento de ruído.
- Sensores de temperatura, que são usados hoje para velocidade de clock e controles de temperatura de processadores.
- Sistemas inerciais ou IMUs que reúnem giroscópios e acelerômetros em uma única unidade. Em carros, eles são usados em conjunto com sensores MEMS que medem a inércia e o movimento, como acelerômetros e giroscópios para sistemas de controle de frenagem.
Se falamos de periféricos, os dispositivos MEMS são usados em todos os tipos de dispositivos. Podemos encontrá-los em impressoras jato de tinta e scanners, em projetores de imagens e até em telas que usamos todos os dias. Sua maior peculiaridade é que, por estarem integrados a processadores e memórias, eles não são projetados apenas para funcionar individualmente, mas também podem ser combinados entre si para criar sistemas complexos para resolver sistemas específicos. É muito provável que essa função que aparece nas especificações de um componente ou periféricos que você não consegue explicar da perspectiva da arquitetura do computador seja o produto do trabalho de um sensor MEMS.
No mundo da informática médica, os dispositivos MEMS são usados para agilizar o diagnóstico. Hoje existem placas cheias de dispositivos MEMS que podem fazer um exame de sangue em segundos e dar resultados. Monitore o nível de açúcar no sangue. Existem até implantes médicos que utilizam esse tipo de dispositivo e até mesmo em cirurgias que exigem alta precisão. Como você pode ver, não apenas várias disciplinas são necessárias para seu design e criação, mas também são úteis em vários mercados.
Que vantagens e desvantagens eles têm?
Em primeiro lugar, os dispositivos MEMS são excelentes para medição devido à sua alta sensibilidade, o que é ideal para determinados cenários, como telemetria em hardware de computador. A razão pela qual muitos CPU e GPU projetos são viáveis em certos fatores de forma, tamanhos e consumos não é outra coisa porque as velocidades do relógio são adaptadas por meio de um termômetro integrado que nada mais é do que um dispositivo MEMS. O mesmo pode ser dito da tela sensível ao toque do seu laptop, tablet ou smartphone. Além do mais, seu tamanho pequeno não é apenas ideal para integração de componentes, mas eles fazem seu trabalho com um consumo de energia muito baixo.
Sua maior desvantagem? Seu design é tão complexo que poucas empresas podem se dar ao luxo de criar novos sensores MEMS, pois são necessárias várias disciplinas. O que leva anos de desenvolvimento em que equipes multidisciplinares acabam sendo necessárias. O desenvolvimento também envolve a criação de máquinas de fabricação e teste, o que complica ainda mais o desenvolvimento de novos dispositivos desse tipo.
Então sua maior desvantagem vem do custo de desenvolvimento, o que é paradoxal, pois são aparelhos que se vendem a um custo baixíssimo e que passaram a fazer parte da nossa vida. Os dispositivos MEMS são tão amplamente usados no mundo da eletrônica de consumo que são produzidos em grandes quantidades, o que torna seu preço muito baixo. No entanto, sem eles, muitos avanços tecnológicos que vimos nos últimos anos não teriam sido possíveis.
