La prima iniziativa “Lab-in-Fab” al mondo accoglie applicazioni, aprendo così le porte a un nuovo modo di creare MEMS piezoelettrici
di Fonte ST
Annunciato nell’ottobre 2020, “Lab-in-Fab” è un impianto di produzione ST da 8 pollici (200 mm) a Singapore tutto particolare. È infatti la nuova casa dell’istituto di ricerca A*STAR e del fornitore giapponese di strumenti di produzione ULVAC. Le tre realtà hanno unito le forze per dare vita ad una superiore capacità di ricerca, sviluppo e produzione ad alto volume che permette agli ingegneri di generare più velocemente idee e soluzioni nuove. I clienti possono beneficiare di competenze sia teoriche che pratiche grazie alla coesistenza di laboratorio e fab in un unico luogo. L’iniziativa vuole offrire un’occasione di svolta al mercato dei MEMS piezoelettrici.
Cosa sono i MEMS piezoelettrici e quali innovazioni devono affrontare
Il mondo dei MEMS piezoelettrici è sempre più vasto. Non si tratta più di soli altoparlanti e microfoni MEMS. Alcuni dispositivi svolgono i compiti di giroscopi o accelerometri, mentre altri operano come microspecchi o rilevatori di particelle. Esistono anche MEMS piezoelettrici utilizzati per il rilevamento a infrarossi. La realtà del Lab-in-Fab offre un’opportunità unica per aprire nuove strade.
Di base, i MEMS piezoelettrici sono sistemi microelettromeccanici che sfruttano l’effetto piezoelettrico, ovvero la generazione di una carica elettrica dalla sollecitazione meccanica di determinati materiali e viceversa. Secondo il libro di testo Bhugra e Piazza1, il primo resistore piezoelettrico a film sottile risale al 1981 e utilizzava ossido di zinco. Oggi, la maggior parte dei MEMS piezoelettrici utilizza la deposizione chimica di titanato di zirconato di piombo (PZT). Il materiale ha consentito la creazione di dispositivi sempre più piccoli compatibili con la microlavorazione. Oggi, le applicazioni più comuni sono nei mercati audio con trasduttori piezoelettrici nei microfoni MEMS.
Quali sfide affrontano MEMS piezoelettrici?
Per quanto non si tratti di dispositivi di nuovo genere, i MEMS piezoelettrici rimangono particolarmente difficili da realizzare. Più piccoli e convenienti diventano, più complesso diventa gestire il rapporto segnale-rumore. Gli ingegneri devono inoltre garantire che il loro sistema funzioni perfettamente indipendentemente dalla temperatura o da altre fluttuazioni ambientali. Né è semplice trovare MEMS in grado di resistere nel tempo. L’industria ha bisogno di condurre ricerche sui materiali e sui processi di ottimizzazione della produzione. La proposta innovativa del Lab-in-Fab è proprio radunare sotto lo stesso tetto tutti i protagonisti di questo dialogo.
Elevati volumi di produzione
Riunire ST, A*STAR e ULVAC offre ai clienti la possibilità di lavorare con una gamma più ampia di esperti e favorire la semplificazione del passaggio da ricerca e sviluppo a produzione. Anche l’ottimizzazione della produzione ad alto volume ne esce semplificata. Solitamente, questi passaggi avvengono nelle istituzioni educative a livello teorico, senza la possibilità di passare alla produzione di volumi elevati o applicazioni nel mondo reale. Lab-in-fab affronta questo problema offrendo un percorso diretto alla produzione ad alto volume.
Maggiore flessibilità
I ricercatori escogitano continuamente nuovi strumenti o idee. Sfortunatamente, troppo spesso non hanno le attrezzature o le strutture per testarli. Lab-in-Fab offre una possibilità unica di condurre esperimenti. La flessibilità del progetto permette inoltre ai clienti di utilizzare Lab-in-Fab per trovare soluzioni a problemi specifici, senza essere vincolati ad un’infrastruttura.
Più opportunità
Già diverse aziende si sono interessate all’ampia gamma di possibilità offerte dal Lab-in-Fab, come lo studio di un potenziale utilizzo dei MEMS piezoelettrici in applicazioni AR e VR. Sono già in corso ricerche su come rendere più comodi occhiali e cuffie, in un’ottica di lungo utilizzo per viaggiare nel metaverso.
A questo punto, ST, A*STAR e ULVAC sono alla ricerca di aziende con le giuste competenze per trarre il massimo vantaggio da questa iniziativa.
(lo)