注目すべき新しいMEMSおよびセンサー技術 - 2019年以降
アリッサ・M・フィッツジェラルド博士 2019年2月12日
業界アナリストは、業界予測を作成する際、確立されたテクノロジに関する実用的なインサイトを提供し、近い将来のビジネス機会を特定するために、何百もの企業からデータを収集します。我々はさまざまな用途に向けたMEMSおよびセンサーの新技術の開発に従事していますが、その立場からの意見として、「今後はどうなるのか？なにがホットなのか？」と聞かれることがよくあります。しかしながら、商品化から5〜10年後の新技術の見込みを予測するには別の取り組みが必要です
今日の大ヒットMEMS製品は、もともとは、学術研究プロジェクトとして誕生したもので、起業家が長年かけて、何百万ドルもの資金を調達し、概念実証を行い、商品化されたものがほとんどです。
学会や各種論文といった情報源から直接情報を収集することで最新技術の見極めを行っています。
私たちの研究方法の結果を示す良い例としてChirp Microsystemsがあります。これは2012年に発表された技術で、UC BerkeleyとUC Davisによる「AlNマイクロマシン変換器のアレイを使った超音波距離探知測定と角度推定」に関する研究です。
出版後まもなく、本研究の著者陣はジェスチャーと指紋認証に関する技術を商用化するためにChirp Microsystemsを組み入れました。
Chirpの製品は5年間の開発期間を得て、市場投入されました。2018年2月、TDK InvenSenseがChirpを買収し、同社の商業的可能性はより明確化しました。カリフォルニア州ナパで開催された10月のSEMI-MSIG MEMS＆センサズエグゼクティブ会議で、ChirpのCEOであるDr. Michelle Kiangが行った、起業から完全子会社への会社の歩みを講演は、参加者を魅了する内容となっています。
今年の注目技術
今年は、ヒルトンヘッドワークショップ「固体センサー、アクチュエーター、マイクロシステム」で第一線の研究者による注目技術として100以上の論文をレビューしました。私の選択基準は、商用化に関連するもので、「既知または予想される問題に対する解決策を提供しているもの」、そして「技術の変革者となるもの」です。具体的には、以下が私の目にとまったものです。
- イベント駆動型センサー：待機中に電力を消費しない、巧妙に設計されたシリコンMEMS。機械的または熱的なイベントをトリガーとして、センサーの接点を閉じて、回路とテレメトリを起動する。これらのセンサーは既存の製造方法を利用しているため、イベント監視およびセキュリティ用途で5年以内に商品化される可能性があります。（UTダラス、ノースイースタン大学）。
図：待機電力がゼロの5ビット加速度計 閾値加速度が機械的接点を閉じるまで、装置は開回路である。出典：テキサス大学ダラス校。
- 薄膜圧電共振器： 5GアプリケーションでのRFフィルタリング用のモノリシック音響導波路を作成するために、PZT堆積法とCMOSとのプロセス統合による。既存のスケーラブルなプロセスを使用するこの新しいフィルター設計は、ビジネスの機が熟しています。（パデュー大学、テキサスインスツルメンツ）
- 体内通信：窒化アルミニウム製のMEMS超音波トランシーバは、Mbit / sのデータレートで肉体を通して直接データ伝送（肉伝導）できます。複数の生体埋込型あるいはウエアラブルの医療機器のネットワークに対し、この革新技術により、医学的に安全で安全な体内の無線通信が可能になるだろう。この技術はまだ初期の段階であり、in vivo生体内検証が必要となります。開発および規制当局の承認には10年以上かかる可能性があります。（ノースイースタン大学）
- スクリーン印刷および3D 印刷センサー：スクリーン印刷および3D印刷を使用した多くのエキサイティングな革新技術の一例として、電位差測定硝酸土壌センサーがあります。低コストで生分解性をもつこれらのセンサーは、農場の土壌の質を監視するために広大な地域に広がる可能性があります。現在は、テーブルトップや趣味の道具としてスクリーン印刷や3D印刷デバイスの製造に使用されているため、量産が開始される前に新しい製造装置とインフラストラクチャを開発する必要があります。（パデュー大学）
- 生分解性電池：微生物の代謝を利用して、0.5μWの電力を供給することができるペーパー型の電池。これらの電池は水に溶け、医療用インプラントや生分解性センサーに一時的に電力を供給するために使用される可能性があります。このエキサイティングな概念実証のプロトタイプは、製品化にあたって重要なプロセス開発と新たな製造設備を必要とします。（SUNY Binghamton）
図：ペーパー型の電池は、水に浸した後60分で溶解します。出典：SUNY Binghamton
詳細は以下のプレゼンテーション資料をご覧ください。
Alissa M. Fitzgerald博士は、カリフォルニア州バーリンゲームのMEMSおよびセンサー開発会社であるAM Fitzgerald＆Associates、LLCの創設者および管理メンバーです。彼女は、MEMS設計、製造、製品開発において20年以上のエンジニアリング経験を持ち、ビジネスおよびIP戦略から製造業務まで、製品開発の全サイクルについてクライアントにアドバイスしています。現在はヒルトンヘッドワークショップのスポンサーであるトランスデューサーリサーチ財団のディレクターを務めています。MITにて学士号および修士号を、スタンフォード大学にて航空宇宙学の博士号を取得しました。