Aceste comutatoare metalice de grosimea unui fir de păr pot controla fluxul electricităţii într-o serie de sisteme electrice – de la dispozitive de mare putere care folosesc kilowaţi de energie la obişnuitul bec electric. Tehnologia va avea nenumărate aplicaţii pe viitor. Comutatoarele sunt folosite peste tot, de la aparate electronice portabile la echipamente industriale şi dispozitive de protecţie. Diferenţa dintre comutatoarele MEMS de la GE şi alte tehnologii MEMS constă în combinaţia unică de materiale dezvoltată de cercetătorii de la GE, combinaţie care permite comutatorului să susţină miliarde de cicluri în condiţii de funcţionare extreme, cum ar fi temperaturi ridicate, păstrând totodată o rezistenţă foarte scăzută la contact.
„Dispunem de competenţe interdisciplinare în ştiinţa materialelor, proiectarea dispozitivelor, fabricaţie, ambalare, echipamente electronice şi integrarea sistemelor, iar acest lucru ne-a permis să depăşim principalele dificultăţi ale miniaturizării comutatoarelor,” a declarat Chris Keimel, Inginer Dezvoltare Procese în cadrul GE Global Research. „Am dezvoltat o platformă comună de fabricaţie a dispozitivelor cu ajutorul căreia putem grupa sute de relee microscopice pe o singură matrice pentru reglarea puterii industriale sau, alternativ, pentru realizarea unor comutatoare RF foarte bine izolate, cu pierderi reduse pentru produse de comunicaţii RF de nouă generaţie. Dăm tonul unei revoluţii transformaţionale în tehnologia comutatoarelor şi aştept cu nerăbdare să văd ce va urma.”
Reţeaua LTE-Advanced, cunoscută şi sub denumirea de „True 4G”, a fost deja instalată în unele regiuni din Asia şi va reprezenta în curând standardul global în comunicaţiile mobile. Mai exact, permite viteze de descărcare a datelor care, teoretic, ar putea depăşi 3 GB/sec – faţă de 300 Mb/sec cu 4G LTE. Cu o lăţime de bandă radio mai mare, algoritmi de transmisie mai inteligenţi şi mai multe antene, LTE-Advanced va asigura conexiuni mai puternice şi un semnal de o calitate mai bună. Funcţionarea la aceşti noi parametri necesită echipamente avansate, iar tehnologia comutatoarelor MEMS de la GE oferă un avantaj unic.
Aşa cum au arătat demonstraţiile realizate în laborator, comutatoarele RF obţinute pe baza procesului metalurgic MEMS propriu al GE pot îndeplini cerinţele stricte atât pentru modulele RF frontale, cât şi pentru produsele de infrastructură wireless pentru reţelele mobile de nouă generaţie LTE-Advanced.
Printre avantajele cheie se numără:
– Liniaritate foarte ridicată – distorsiunile provocate de componentele RF limitează lăţimea de bandă efectivă a sistemului. Comutatoarele RF cu contacte ohmice realizate prin procesul metalurgic MEMS al GE au prezentat îmbunătăţiri de 15 – 20 dB în IIP3, în comparaţie cu tehnologia de comutatoare SOI (siliciu pe izolator).
– Atenuare de inserţie – la un telefon mobil, puterea care se pierde la trecerea prin mai multe comutatoare afectează nivelul semnalului şi durata de viaţă a bateriei. GE a înregistrat o pierdere de inserţie <0,3 db la 3Ghz.
– Izolare – capacitatea de a separa benzile radio fără a pierde integritatea semnalului este extrem de importantă la agregarea purtătorilor de sarcină. GE a înregistrat o izolare canal la canal sub 35dB la 3GHz.
– Dimensiune miniaturală – un singur element al comutatorului măsoară ~50um x 50um, prin urmare permite gruparea unor comutatoare cu deviaţii multiple pe o zonă restrânsă a matricei, cu impact direct asupra costului.
„Piaţa telefoanelor mobile şi a tabletelor depăşeşte două miliarde de unităţi pe an, oferind tot mai multe dispozitive multifuncţionale sau de tip smartphone”, a declarat Chris Giovanniello, Vicepreşedinte pentru Dezvoltarea Afacerilor, GE Ventures Licensing. „Vom avea nevoie de tehnologii avansate de antene şi radio, iar dispozitivele realizate pe baza revoluţionarului proces metalurgic MEMS de la GE pot oferi acea performanţă sporită la preţuri comparabile cu cele ale tehnologiilor SOI, GaAs (arseniură de galiu) sau ale altor tehnologii de semiconductori. În plus, modelul modular cu celule elementare poate fi scalat pentru a susţine aplicaţii de mare putere, cum ar fi infrastructura wireless.
Suntem încântaţi că tehnologia MEMS a ajuns la maturitate. În ultimii zece ani, GE Global Research s-a concentrat pe dezvoltarea acestor componente şi tehnologii avansate de comutatoare pe care GE le va folosi în sisteme critice pentru misiuni,” a precizat Keimel. „Reinventarea comutatorului ne permite să oferim sistemelor noastre avantaje revoluţionare ce reduc dimensiunea, greutatea, consumul energetic şi costul acestora, îmbunătăţind totodată performanţa generală.”
GE colaborează activ cu parteneri de dezvoltare în vederea certificării procesului propriu şi promovării altor opţiuni de fabricaţie la costuri scăzute care vor permite adoptarea tehnologiei în numeroase aplicaţii de larg consum şi industriale.
