ประวัติเซ็นเซอร์

จากข้อมูลที่เกี่ยวข้องในตลาดเซ็นเซอร์ทั่วโลกสหรัฐฯถึง 29% ส่วนแบ่งการตลาดเพื่อครองบัลลังก์ของส่วนแบ่งการตลาดเซ็นเซอร์ระดับโลกครั้งแรกซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสหรัฐอเมริกามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเซ็นเซอร์เสมอ

สหรัฐอเมริกาเป็นแหล่งที่มาของการปฏิวัติข้อมูลซึ่งเป็นหนึ่งในสามสิ่งสำคัญทางเทคโนโลยีที่สำคัญของเทคโนโลยีสารสนเทศที่ทันสมัยเซ็นเซอร์ได้รับการยกย่องว่าเป็นเทคโนโลยีไฮเทคที่สำคัญโดยสหรัฐอเมริกา เร็วเท่าที่ปี 2004 มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐ (NSF) ได้ออกรายงานพิเศษที่คาดการณ์ล่วงหน้า - "การปฏิวัติเซ็นเซอร์" (การปฏิวัติเซ็นเซอร์) (หากคุณสนใจในรายงานนี้โปรดดูเนื้อหา: NSF เผยแพร่: การปฏิวัติเซ็นเซอร์)

MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) เป็นเทคโนโลยีปฏิวัติในสนามเซ็นเซอร์ เป็นส่วนหนึ่งของการกระทำหลายอย่างเพื่อส่งเสริมการศึกษาความนิยมของการศึกษาเซ็นเซอร์ในสหรัฐอเมริกา NSF ได้ให้ทุนสนับสนุน SCME (ศูนย์สนับสนุนการศึกษา Microsystems) ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ความนิยมและสนับสนุนการศึกษา MEMS

บทความนี้แปลจาก History of MEMS ซึ่งเป็นหนึ่งในซีรี่ส์การศึกษาของ SCME ซึ่งให้บริการประวัติศาสตร์ที่ครอบคลุมของเทคโนโลยี MEMS ครอบคลุมโหนดเทคโนโลยีที่สำคัญและเหตุการณ์สำคัญใน MEMS: รวมถึงการนำเสนอ MEMS ที่มีชื่อเสียงที่สุดการค้นพบผลการต้านทานซิลิคอน (ซึ่งเป็นพื้นฐานของ MEMSความดันเซ็นเซอร์) เอกสารที่อ้างถึงมากที่สุดในสนาม MEMS และเนื้อหาอื่น ๆเอกสาร ฯลฯขอแนะนำสำหรับทุกคน!

สำหรับ"ประวัติความเป็นมาของ MEMS" (ประวัติความเป็นมาของ MEMS)เอกสารต้นฉบับ PDF (ภาษาอังกฤษ) คุณสามารถค้นหาคำหลัก [ประวัติ MEMS] ในเครือข่ายผู้เชี่ยวชาญด้านเซ็นเซอร์ในหน้ารายละเอียดบทความสำหรับการดาวน์โหลดข้อมูลสามารถเป็นได้

เครือข่ายผู้เชี่ยวชาญด้านเซ็นเซอร์(sensorexpert.com.cn) มุ่งเน้นไปที่สาขาเทคโนโลยีเซ็นเซอร์มุ่งมั่นที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงของตลาดที่ทันสมัยทั่วโลกแนวโน้มเทคโนโลยีและการเลือกผลิตภัณฑ์ของบริการแนวดิ่งมืออาชีพเป็นแบบสอบถามผลิตภัณฑ์เซ็นเซอร์ชั้นนำและแพลตฟอร์มบริการข้อมูลสื่อ จากผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ผู้ปฏิบัติงานด้านการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่และผู้ผลิตเซ็นเซอร์เพื่อให้การจับคู่และการเชื่อมต่อที่แม่นยำ

Microelectromechanical Systems (MEMS) เป็นระบบขนาดเล็กที่มีอยู่ในชีวิตประจำวันของเรา ส่วนประกอบ MEMS มีขนาดตั้งแต่หนึ่งส่วนต่อล้าน (ไมครอน) ถึงหนึ่งส่วนต่อพัน (มิลลิเมตร) พวกเขายังเป็นที่รู้จักกันในชื่อ micromechanics, microsystems, micromachines หรือเทคโนโลยี microsystems (MST)

MEMs ผลิตจากวัสดุและกระบวนการที่หลากหลายการใช้วัสดุเช่นเซมิคอนดักเตอร์, พลาสติก, เซรามิก, เฟอร์โรอิเล็กทริก, แม่เหล็กและ⽣.

วัสดุที่ใช้ ได้แก่ เซมิคอนดักเตอร์พลาสติกเซรามิกเหล็กแม่เหล็กและวัสดุ⽣

MEMS ใช้เป็นเซ็นเซอร์, แอคทูเอเตอร์, ตัวเร่งความเร็ว,สวิตช์, GameControllers และ Light Reflectorsเพื่อตั้งชื่อเพียงไม่กี่แอปพลิเคชัน

ปัจจุบัน MEMSใช้ในรถยนต์เทคโนโลยีการบินและอวกาศพลังและการใช้งานทางการแพทย์เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทการสื่อสารแบบไร้สายและออปติคัลและกรณีการใช้งานใหม่กำลังเกิดขึ้นทุกวัน

ในปีพ. ศ.จำนวนทรานซิสเตอร์ต่อตารางนิ้ว onintegratedวงจรเพิ่มเป็นสองเท่าทุก ๆ 18 เดือนตั้งแต่ปลายปี 1950 จนถึงต้นทศวรรษ 1960, หนึ่งการสังเกตที่อยู่ภายใต้ "กฎหมายของมัวร์มัวร์กล่าวในคำแถลงนี้" สำหรับอนาคตอันใกล้นี้เทคโนโลยีจะมุ่งเน้นไปที่การมีขนาดเล็กลงไม่ใหญ่ขึ้น "

"มัวร์ชี้ให้เห็นว่าเทคโนโลยีมีและจะสำหรับอนาคตที่คาดการณ์ได้มุ่งเน้นไปที่เล็กกว่าไม่ใหญ่กว่า"

เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์ผู้คนพยายามทำให้ระบบไฟฟ้าเล็กลงและเล็กลงและชายคนหนึ่งชื่อ Richard Feynman วางไว้ในการบรรยายที่มีชื่อเสียงของเขาในปี 1959 เรื่อง "มีห้องมากมายที่ด้านล่าง": "พวกเขาบอกฉันว่ามอเตอร์ไฟฟ้าคือ ขนาดของเล็บมือบนนิ้วก้อยของคุณและมันเป็นโลกเล็ก ๆ เล็ก ๆ "

กอร์ดอนมัวร์และริชาร์ดไฟน์แมนเป็นเพียงสองตัวอย่างของนักวิทยาศาสตร์ที่ทำนายเทคโนโลยี MEMS ที่เล็กกว่าและเล็กลง บทความนี้จะหารือเกี่ยวกับโหนดเทคโนโลยีที่สำคัญและเหตุการณ์สำคัญที่เกิดขึ้นในฟิลด์ MEMS

เหตุการณ์สำคัญ MEMS สำคัญ

การกำเนิดของอุปกรณ์ MEMS เกิดขึ้นในหลาย ๆ ที่และผ่านความพยายามของผู้คนมากมาย แน่นอนว่ามีการพัฒนาเทคโนโลยีและแอพพลิเคชั่น MEMS ใหม่ทุกวัน ซึ่งรวมถึงความพยายามมากมายที่นำไปสู่การพัฒนา MEMS

ด้านล่างนี้เป็นไทม์ไลน์ที่ทำให้ไทม์ไลน์ของการพัฒนาเทคโนโลยี MEMS เสร็จสมบูรณ์ เริ่มต้นด้วย Transistor การติดต่อจุดแรกที่ผลิตในปี 1947 และลงท้ายด้วยสวิตช์เครือข่ายออปติคัลในปี 1999 MEMS ได้มีส่วนร่วมในเทคโนโลยีสถานะปัจจุบันของ MEMS และนาโนเทคโนโลยีผ่านนวัตกรรมมากมายในรอบกว่า 50 ปี

ด้านล่างเกี่ยวกับเหตุการณ์สำคัญที่สำคัญ 35 ครั้งในประวัติศาสตร์ของ MEMS เราจะเห็นว่ามีห้องปฏิบัติการที่มีชื่อเสียงหลายแห่งมหาวิทยาลัยและ บริษัท ที่มีส่วนร่วมอย่างมีนัยสำคัญในการพัฒนา MEMS:

• 2491 ทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมคิดค้นที่ Bell Labs (William Shockley)
• 2497 ผล piezoresistive ของเจอร์เมเนียมและซิลิกอน (CS Smith)
• 1958, วงจรรวมครั้งแรก (IC) (JS Kilby 1958/Robert Noyce 1959)
• 1959, "ห้องมากมายที่ด้านล่าง" (R. Feynman)
• 2502 แสดงให้เห็นถึงเซ็นเซอร์ความดันซิลิกอนตัวแรก (Kulite)
• 1967, anisotropic deep silicon etching (Ha Waggener et al.)
• 2511, เกตทรานซิสเตอร์ที่ได้รับสิทธิบัตร (กระบวนการ micromachining พื้นผิว) (H. Nathanson et al.)
• 1970, เวเฟอร์ซิลิคอนที่ใช้เป็นชุดที่ใช้เป็นเซ็นเซอร์ความดัน (กระบวนการ micromachining แบทช์)
• 2514 ไมโครโปรเซสเซอร์คิดค้น
• 2522 หัวฉีดอิงค์เจ็ท Hewlett-Packard Micromachined
• 2525, "ซิลิกอนเป็นวัสดุโครงสร้าง" (เคปีเตอร์เซ่น)
• 2525, กระบวนการ LIGA (KFK, เยอรมนี)
• 2525 เซ็นเซอร์ความดันโลหิตแบบใช้แล้วทิ้ง (Honeywell)
• 1983, เซ็นเซอร์ความดันแบบบูรณาการ (Honeywell)
• 2526, "เครื่องจักรที่ไม่สิ้นสุด", R. Feynman
• 1985, เซ็นเซอร์หรือเซ็นเซอร์ความผิดพลาด (ถุงลมนิรภัย)
• 2528, การค้นพบ "บัคกี้บอล"
• 2529, การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณู
• 2529, ซิลิกอนเวเฟอร์พันธะ (M. Shimbo)
• 2531: การผลิตเซ็นเซอร์ความดันโดยใช้เวเฟอร์ (เซ็นเซอร์โนวา)
• 2531 ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าสถิตโรตารี่เครื่องยนต์(พัดลม, Tai, มุลเลอร์)
• 2534, บานพับซิลิกอน Polycrystalline ประจำปี (Pister, Judy, Burgett, กลัว)
• 2534 การค้นพบท่อนาโนคาร์บอน
• 2535, เครื่องปรับไฟตะแกรง (Solgaard, Sandejas, Bloom)
• 1992, micromachining จำนวนมาก (Scream Process, Cornell)
• 1993, ดิจิตอล กระจก จอแสดงผล (เท็กซัสเครื่องดนตรี)
• 1993, MCNC สร้างบริการโรงหล่อ Mumps
• 1993, accelerometer accelerometer พื้นผิวที่ผลิตโดยมวลชนครั้งแรก (อุปกรณ์อะนาล็อก)
• 2537 กระบวนการแกะสลักไอออนปฏิกิริยาลึกที่ได้รับการจดสิทธิบัตร
• 1996, Richard Smalley พัฒนาเทคโนโลยีในการผลิตท่อนาโนคาร์บอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสม่ำเสมอ
• 1999, สวิตช์เครือข่ายออปติคัล (Lucent)
• ยุค 2000, MEMS แบบออพติคอลบูม
• 2000s, Biomems Surge
• ยุค 2000 เห็นการเพิ่มขึ้นของจำนวนอุปกรณ์และแอปพลิเคชัน MEMS
• แอพพลิเคชั่น NEMS และการพัฒนาเทคโนโลยีในยุค 2000

2490 การประดิษฐ์ของทรานซิสเตอร์ที่สัมผัสกับจุด (เจอร์เมเนียม)

ในปี 1947 William Shockley, John Bardeen และ Walter Brattain แห่ง Bell Labs ประสบความสำเร็จในการสร้างทรานซิสเตอร์สัมผัสจุดแรก ทรานซิสเตอร์นี้ใช้เจอร์เมเนียมซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีแบบกึ่งตัวนำ

สิ่งประดิษฐ์นี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการสร้างทรานซิสเตอร์จากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ช่วยให้สามารถควบคุมได้แรงดันไฟฟ้าและปัจจุบัน.นอกจากนี้ยังเปิดประตูเพื่อสร้างทรานซิสเตอร์ที่เล็กลงและเล็กลง สิทธิบัตรสำหรับทรานซิสเตอร์การเติบโตของ Germanium NPN Growth ถูกยื่นโดย William Shockley ในปี 1948

ทรานซิสเตอร์แรกมีความสูงประมาณครึ่งนิ้วและมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับมาตรฐานของวันนี้ วันนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้าง nanotransistors ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 นาโนเมตร สำหรับการอ้างอิงผมของมนุษย์นั้นเกี่ยวกับ 60-100 ไมครอน

การค้นพบผล piezoresistive ในซิลิคอนและเจอร์เมเนียมในปี 1954

ในปี 1954 CS Smith ค้นพบผล piezoresistive ในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นซิลิกอนและเจอร์เมเนียม ผล piezoresistive นี้ในเซมิคอนดักเตอร์สามารถเป็นคำสั่งของขนาดที่มากกว่าผลกระทบทางเรขาคณิต piezoresistive ในโลหะการค้นพบนี้มีความสำคัญสำหรับ MEMS เพราะมันแสดงให้เห็นว่าซิลิคอนและเจอร์เมเนียมสามารถรับรู้ถึงแรงกดดันของอากาศหรือน้ำได้ดีกว่าโลหะ

การค้นพบผลกระทบแบบ piezoresistive ในเซมิคอนดักเตอร์นำไปสู่การพัฒนาเชิงพาณิชย์ของมาตรวัดความเครียดซิลิคอนในปี 1958 ในปี 1959 Kulite Corporation ก่อตั้งขึ้นเป็นแหล่งข้อมูลเชิงพาณิชย์แห่งแรกของมาตรวัดความเครียดซิลิคอนเปลือย

ในปีพ. ศ.

เมื่อทรานซิสเตอร์ถูกคิดค้นขนาดที่แท้จริงของแต่ละทรานซิสเตอร์ถูก จำกัด เพราะต้องเชื่อมต่อกับสายไฟและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ เป็นผลให้การหดตัวของทรานซิสเตอร์มาหยุดนิ่งจนกระทั่งการมาถึงของ "วงจรรวม"

วงจรรวมจะประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ตัวต้านทานตัวเก็บประจุและสายไฟเพื่อตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันเฉพาะ หากวงจรรวมสามารถประดิษฐ์ได้ทั้งหมดบนพื้นผิวเดียวอุปกรณ์ทั้งหมดอาจมีขนาดเล็กลง

เกือบจะในเวลาเดียวกันคนสองคนพัฒนาวงจรบูรณาการอย่างอิสระ

ในปี 1958 Jack Kilby ทำงานให้กับ Texas Instruments พัฒนารูปแบบการทำงานของ "วงจรโซลิดสเตต"วงจรนี้ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ตัวต้านทานสามตัวและตัวเก็บประจุทั้งหมดติดตั้งบนแผ่นเจอร์เมเนียม

หลังจากนั้นไม่นาน Robert Noyce จาก Fairchild Semiconductor ได้ทำ "วงจรหน่วย" แรกซึ่งเป็นวงจรรวมที่สร้างขึ้นบนชิปซิลิกอน วงจรบูรณาการนี้ทำขึ้นบนชิปซิลิกอนและ Robert Noyce ได้รับสิทธิบัตรครั้งแรกของเขาในปี 1961

1959 "มีห้องมากมายที่ด้านล่าง"

ในปี 1959 ในการประชุมของ American Physical Society ชายคนหนึ่งชื่อ Richard Feynman เป็นที่นิยมในการพัฒนาของไมโคร- และนาโนเทคโนโลยีด้วยการบรรยายน้ำเชื้อที่มีชื่อเสียงเรื่อง "มีห้องมากมายที่ด้านล่าง"

ในการบรรยายของเขาเขาตั้งคำถาม:"ทำไมเราไม่สามารถเขียน 24- ปริมาตรสารานุกรม Britannica บนหัวของพินได้?"