MEMS，微机电系统如何在硬件中工作

我们倾向于假设我们的 PC 内部是纯硬电子部件，无论是数字还是模拟，并且我们的 PC 中不存在其他工程学科。 嗯，MEMS 设备每天都在您的 PC 上使用，并且始终不是电子元件。 让我们看看它们是什么以及它们的效用是什么。

什么是MEMS器件？

MEMS是代表微机电系统的首字母缩写词，翻译过来就是微机电系统。 它的独特之处在于它最大限度地将小型化机电系统集中在一起，以至于它们可以集成在一个芯片中。 它的复杂性是可变的，我们可以找到从非常简单的机制到像时钟一样复杂的机制。 其中第一个在市场上实施的是加速度计，迄今为止，它一直用于汽车安全气囊和打印机墨盒。 它的普及？ 这 任天堂 Wii 和智能手机的出现证明了加速度计可以用作传感器。

MEMS 是设计和制造极其复杂的设备，汇集了几个完全不同的工程学科。 首先，它们被集成到电子设备中，它们是机械设备，其中材料也很重要。 有些甚至使用复杂的技术，如光学和流体力学。 尽管它们极其复杂，但它们以通常几美分的价格出现在数以亿计的设备中。

今天，MEMS 设备用于多种任务并采用不同的形式。 例如，麦克风压力传感器是 MEMS 器件。 如何测量处理器的温度并报告其状态？ 嗯，MEMS 设备也可以解决这个问题。 因此，它们用于解决传统电子产品在其两个分支中无法解决的特定问题。

MEMS器件的分类

今天，我们日常生活中最常用的 MEMS 设备如下：

• 磁力计，用于在导航过程中获取方向，即它们充当指南针。
• 用于制冷系统的空气流量传感器。
• 用于通信的 MEMS 麦克风，其中许多都集成了噪声消除系统。
• 温度传感器，如今用于处理器的时钟速度和温度控制。
• 将陀螺仪和加速度计集成在一个单元中的惯性系统或 IMU。 在汽车中，它们与测量惯性和运动的 MEMS 传感器一起使用，例如用于汽车制动控制系统的加速度计和陀螺仪。

如果我们谈论外围设备，MEMS 器件用于各种设备。 我们可以在喷墨打印机和扫描仪、图像投影仪甚至我们每天使用的屏幕上找到它们。 它们最大的特点是，由于它们与处理器和存储器集成在一起，因此它们不仅可以单独运行，还可以相互组合以创建复杂的系统来解决特定的系统问题。 从计算机架构的角度来看，你无法解释的组件或外围设备的规格中出现的这种功能很可能是MEMS传感器工作的产物。

在医疗信息学领域，MEMS 设备用于加快诊断速度。 今天，有很多 MEMS 设备可以在几秒钟内进行血液测试并给出结果。 监测血糖水平。 甚至有使用这种类型设备的医疗植入物，它们甚至被用于需要高精度的手术中。 如您所见，它们的设计和创作不仅需要多个学科，而且它们在多个市场中也很有用。

他们有什么优点和缺点？

首先，MEMS 器件由于其高灵敏度而非常适合测量，非常适合某些场景，例如计算机硬件中的遥测。 很多人的原因 中央处理器 和 GPU 设计在某些形状因素上是可行的，尺寸和消耗不是另一回事，因为时钟速度是通过集成温度计调整的，该温度计只不过是一个 MEMS 设备。 笔记本电脑、平板电脑或智能手机的触摸屏也是如此。 更重要的是，它们的小尺寸不仅非常适合组件集成，而且它们的工作功耗非常低。

它最大的缺点是？ 它的设计非常复杂，很少有公司能够负担得起创建新的 MEMS 传感器，因为需要多个学科。 这需要多年的发展，最终需要多学科团队。 开发还涉及制造和测试机器的创建，这使开发此类新设备的工作进一步复杂化。

所以它们最大的劣势来自于开发成本，这是自相矛盾的，因为它们是以极低的成本出售的设备，并且已经成为我们生活的一部分。 MEMS 器件在消费电子领域的应用如此广泛，以至于它们被大量生产，这使得它们的价格非常低。 然而，如果没有它们，我们近年来看到的许多技术进步是不可能实现的。