Relevante Daten zufolge auf dem globalen Sensormarkt sind die Vereinigten Staaten auf 29% Marktanteil, um den Thron des ersten globalen Sensor -Marktanteils zu belegen, der eng mit den Vereinigten Staaten verbunden ist, hat dem Sensor immer eine große Bedeutung beigetragen.
Die Vereinigten Staaten sind die Quelle der Informationsrevolution. Als einer der drei wichtigsten technologischen Eckpfeiler der modernen Informationstechnologie wurden Sensoren von den Vereinigten Staaten als wichtige High-Tech-Technologie angesehen. Bereits 2004 veröffentlichte die US National Science Foundation (NSF) einen sehr zukunftsorientierten Sonderbericht - "The Sensor Revolution" (The Sensor Revolution). (Wenn Sie an diesem Bericht interessiert sind, lesen Sie bitte den Inhalt: NSF -Veröffentlichungen: Die Sensorrevolution.)
MEMS (mikroelektro-mechanische Systeme) ist eine revolutionäre Technologie im Sensorbereich. Im Rahmen einer Reihe von Maßnahmen zur Förderung der Popularisierung der Sensorausbildung in den USA hat NSF SCME (Support Center for Microsystems Education) finanziert, das die Popularisierung und Unterstützung der MEMS -Ausbildung anstrebt.
Dieser Artikel wird aus der Geschichte von MEMS, einer der SCME -Bildungsserien, übersetzt, die bietetEine umfassende Geschichte der MEMS -Technologie, die wichtige Technologieknoten und Meilensteine in MEMS abdeckt: einschließlich der berühmtesten MEMSDruckSensoren), die am meisten zitierten Papiere im MEMS -Feld, undAndere Inhalte.Papiere usw.Es wird für alle empfohlen!
Für"Geschichte der MEMs" (Geschichte der Mems)PDF -Originaldokument (Englisch) können Sie nach Schlüsselwörtern suchen [MEMS -Geschichte] Im Sensor -Experten -Netzwerk kann auf der Seite "Artikeldetails" zum Download für Informationen gelten.
Sensor -Experten -Netzwerk(Sensorexpert.com.cn) konzentriert sich auf den Bereich der Sensor-Technologie und engagiert sich für die globale hochmoderne Marktdynamik, die Technologie-Trends und die Produktauswahl professioneller vertikaler Dienstleistungen. Dies ist die führende Plattform für Sensor-Produktabfragen und Medieninformationsdienste. Basierend auf Sensorprodukten und -technologien die Mehrheit der Elektronikhersteller und Sensorhersteller, um genaue Übereinstimmungen und Docking zu ermöglichen.
Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind Miniatursysteme, die in unserem täglichen Leben vorhanden sind. MEMS -Komponenten haben eine Größe von einem Teil pro Million (Mikron) bis zu einem Teil pro Tausend (Millimeter). Sie sind auch als Mikromechanik, Mikrosysteme, Mikromaschinen oder Mikrosysteme (MST) bekannt.
MEMs werden aus einer Vielzahl von Materialien und Prozessen hergestelltVerwenden von Materialien wie Halbleiter, Kunststoff, Keramik, Ferroelektrik, Magnetikund ⽣.
Verwendete Materialien umfassen Halbleiter, Kunststoff, Keramik, Eisen, Magnet- und ⽣ -Materialien.
MEMs werden als Sensoren, Aktuatoren, Beschleunigungsmesser, verwendet,Schalter, Gamecontroller und leichte Reflektoren, um nur ein paar Anwendungen zu nennen.
MEMs sind derzeitWird in Automobilen, Luft- und Raumfahrttechnologie, Vitalität und medizinischen Anwendungen, Tintenstrahldruckern, drahtloser und optischer Kommunikation verwendetund neue Anwendungsfälle entstehen jeden Tag.
1965 machte Gordon Moore die Beobachtung, dass seit der Erfindung des Transistors Ende der 1940er Jahre dieAnzahl der Transistoren pro Quadratzoll integriertSchaltungenhatte alle 18 Monate verdoppeltAb den späten 1950er Jahren bis in die frühen 1960er Jahre, einBeobachtung, die "Moore's Law. Moore" zugrunde liegt, sagte in dieser Erklärung, dass sich die Technologie auf absehbare Zeit darauf konzentrieren wird, kleiner und nicht größer zu sein ".
"Moore gab an, dass sich die Technologie auf absehbare Zeit auf kleinere und nicht größere Konzentration konzentriert und wird."
Wie der Transistor haben die Menschen versucht, elektromechanische Systeme kleiner und kleiner zu machen, und ein Mann namens Richard Feynman hat es in seinem berühmten Vortrag von 1959 mit dem Titel "Es gibt genügend Platz am Boden". Sie sagen mir, dass der Elektromotor ist Die Größe des Fingernagels am kleinen Finger und es ist eine kleine, kleine Welt. "
Gordon Moore und Richard Feynman sind nur zwei Beispiele der Wissenschaftler, die immer kleinere aufstrebende MEMS -Technologien vorhersagen. In diesem Artikel werden wichtige Technologieknoten und Meilensteine erörtert, die im MEMS -Feld auftauchen.
Wichtige MEMS -Meilensteine
Die Geburt von MEMS -Geräten hat an vielen Orten und durch die Bemühungen vieler Menschen stattgefunden. Natürlich werden täglich neue MEMS -Technologien und Anwendungen entwickelt. Dies schließt die vielen Anstrengungen ein, die zur Entwicklung von MEMS geführt haben.
Im Folgenden finden Sie eine Zeitleiste, die die Zeitleiste der MEMS -Technologieentwicklung vervollständigt. Beginnend mit dem ersten Punktkontakttransistor im Jahr 1947 und dem Ende des optischen Netzwerksschalters im Jahr 1999 hat MEMS durch viele Innovationen seit mehr als 50 Jahren zum aktuellen Stand der MEMS -Technologie und der Nanotechnologie beigetragen.
Im Folgenden über die 35 Hauptmeilensteine in der Geschichte von MEMs können wir sehen, dass es viele bekannte Labors, Universitäten und Unternehmen gibt, die erhebliche Beiträge zur Entwicklung von MEMs geleistet haben:
- 1948 erfand der Germanium -Transistor in Bell Labs (William Shockley)
- 1954, piezoresistive Wirkung von Germanium und Silizium (CS Smith)
- 1958, First Integrated Circuit (IC) (JS Kilby 1958/Robert Noyce 1959)
- 1959, "viel Platz unten" (R. Feynman)
- 1959 zeigte der erste Siliziumdrucksensor (Kulite)
- 1967, anisotropes tiefes Siliziumrotchen (Ha Waggener et al.)
- 1968, resonantes Gate -Transistor patentiert (Oberflächenmikromachiningprozess) (H. Nathanson et al.)
- 1970, batch-gekämmte Siliziumwafer, die als Drucksensoren verwendet werden (Batch-Mikromachining-Prozess)
- 1971 erfand Mikroprozessor
- 1979, Hewlett-Packard-Mikromachinedinten-Tintenstrahldüse
- 1982, "Silicon als strukturelles Material" (K. Petersen)
- 1982, LIGA -Prozess (KFK, Deutschland)
- 1982, Einweg -Blutdrucksensor (Honeywell)
- 1983, integrierter Drucksensor (Honeywell)
- 1983, "Infinitesimale Machinery", R. Feynman.
- 1985, Sensor oder Absturzsensor (Airbag)
- 1985 Entdeckung des "Buckyball"
- 1986, Erfindung des Atomkraftmikroskops
- 1986, Silicon Wafer Bindung (M. Shimbo)
- 1988: Massenproduktion von Drucksensoren durch Waferbindung (Nova -Sensor)
- 1988, rotierender elektrostatischer SeitenantriebMotor(Fan, Tai, Müller)
- 1991, jährliches polykristallines Siliziumscharnier (Pister, Judy, Burggett, Fearing).
- 1991, Entdeckung von Kohlenstoffnanoröhren
- 1992, Gitterlichtmodulatoren (Solgaard, Sandejas, Bloom)
- 1992, Bulk Micromachining (Scream Process, Cornell)
- 1993, Digital Spiegel Display (TexasInstrumente)
- 1993 schafft MCNC Mumps Foundry Service
- 1993, erster massenproduzierter Oberflächenmikromachina-Beschleunigungsmesser (Analoge Geräte)
- 1994, Bosch Deep reactive Ionetchingprozess patentiert
- 1996 entwickelt Richard Smalley eine Technologie zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren mit gleichmäßigem Durchmesser.
- 1999, optische Netzwerkschalter (Lucent)
- 2000er Jahre, optischer Mems Boom
- 2000er Jahre, Biomems
- In den 2000er Jahren stieg die Anzahl der MEMS -Geräte und -Anwendungen.
- 2000er Jahre, NEMS -Anwendungen und Technologieentwicklung
1947 Erfindung des Punktkontakttransistors (Germanium)
1947 gelang es William Shockley, John Bardeen und Walter Brattain von Bell Labs, den ersten Point-Contact-Transistor aufzubauen. Dieser Transistor verwendete Germanium, ein semi-leitendes chemisches Element.
Diese Erfindung zeigte die Fähigkeit, Transistoren aus Halbleitermaterialien herzustellen, und ermöglicht die Kontrolle der Better vonStromspannungUndaktuell.Es öffnete auch die Tür für immer kleinere Transistoren. Das Patent für den Transistor des Germanium NPN -Wachstumsübergangs wurde 1948 von William Shockley eingereicht.
Der erste Transistor war ungefähr einen halben Zoll groß und im Vergleich zu den heutigen Standards sicherlich enorm. Heute können Wissenschaftler Nanotransistoren schaffen, die etwa 1 Nanometer im Durchmesser haben. Als Referenz handelt es sich bei einem menschlichen Haar um 60-100 -Mikronen.
Entdeckung der piezoresistiven Wirkung in Silizium und Germanium im Jahr 1954
1954 entdeckte CS Smith die piezoresistive Wirkung in Halbleitermaterialien wie Silizium und Germanium. Dieser piezoresistive Effekt bei Halbleitern kann Größenordnungen sein, die größer sind als die geometrische piezoresistive Wirkung in Metallen.Diese Entdeckung war für MEMS wichtig, da sich zeigte, dass Silizium und Germanium den Druck von Luft oder Wasser besser spüren konnten als Metalle.
Die Entdeckung des piezoresistiven Effekts bei Halbleitern führte 1958 zur kommerziellen Entwicklung von Siliziumspannungsmessgeräten. In 1959 wurde die Kulite Corporation als erste kommerzielle Quelle für nackte Silizium -Stammmessgeräte gegründet.
1958 wurde die erste integrierte Schaltung (IC) erfunden
Als der Transistor erfunden wurde, war die tatsächliche Größe jedes Transistors begrenzt, da er mit Drähten und anderen elektronischen Geräten verbunden werden musste. Infolgedessen kam das Schrumpfen des Transistors bis zum Aufkommen der "integrierten Schaltung" zum Stillstand.
Eine integrierte Schaltung würde aus Transistoren, Widerständen, Kondensatoren und Kabeln bestehen, um den Anforderungen einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Wenn eine integrierte Schaltung vollständig auf einem einzelnen Substrat hergestellt werden könnte, kann das gesamte Gerät noch kleiner gemacht werden.
Fast zur gleichen Zeit entwickelten zwei Personen unabhängig voneinander integrierte Schaltkreise.
1958 entwickelte Jack Kilby, der für Texas Instruments arbeitete, ein Arbeitsmodell einer "Solid-State-Schaltung".Diese Schaltung bestand aus einem Transistor, drei Widerständen und einem Kondensator, die alle auf einem Germaniumblech montiert waren.
Kurz darauf machte Robert Noyce von Fairchild Semiconductor die erste "Einheitskreis", eine integrierte Schaltung, die auf einem Siliziumchip hergestellt wurde. Diese integrierte Schaltung wurde auf einem Siliziumchip hergestellt, und Robert Noyce erhielt 1961 sein erstes Patent.
1959 "viel Platz unten"
1959 machte ein Mann namens Richard Feynman bei einem Treffen der American Physical Society die Entwicklung der Mikro- und Nanotechnologie mit einem berühmten wegweisenden Vortrag mit dem Titel "Es steht ganz Platz am Boden".
In seinem Vortrag stellte er die Frage:"Warum können wir nicht das gesamte 24- Volume Encyclopaedia Britannica auf dem Kopf eines Pin schreiben?"