MEMS在射频无线通讯上的应用-奈米工程与微系统研究所-国立清华.PDF

MEMS 在射頻無線通訊上的應用 ■國立清華大學/ 李昇憲 近年來微機電技術應用在射頻領域的研究與發展正方興未艾，主要的推進力來自於人們 對於無線通訊與行動電子裝置的殷切需求，射頻微機電(RF-MEMS)技術正扮演著協助人們追 求理想生活的關鍵角色。本文將介紹射頻微機電元件對於無線通訊架構的重要性，並概述射 頻微機電的歷史沿革與發展，同時展示筆者所屬團隊目前必威体育精装版的研究成果與其未來的發展 性，以期鼓勵國內有志於從事微機電領域的產學尖兵，能夠投入這塊極具發展潛力的產業。 一、前言 射頻微機電 (RF-MEMS)技術主要是利 用 IC相容的半導體製程或微機電製程來開 發應用於射頻領域的微型元件，包含微機械 共振器(Resonator) 、振盪器(Oscillator) 、濾 波器(Filter) 、混頻器(Mixer) 、微機械開關 (Switch) 、微型天線(Antenna) 、可變電容與 電感等元件；對照於傳統的電晶體電路，射 ﹝圖 1﹞手機內部實體說明及其簡略功能架構圖。 頻微機電元件通常具有高 Q值、低損耗、 陰影部份表示離散式元件，其餘部分由積體電路 高阻絕性、高線性度與優異的功率負載能 單晶片 IC 實現。 力。半導體與積體電路近半世紀來蓬勃發 展，取代或抑制了大部分體積較大但性能較 未來各項領域高度整合的產業(Interdisciplinary 佳的機械電路，例如純機械式開關或壓電陶 Fields) 。 瓷濾波器等；但也因為IC 製造技術的豐沛 行動通訊可說是目前微機電系統最具 資源 ，微機電製造技術也漸漸能夠製造微米 能量的市場 ，其未來需求將遠高於資訊週邊 級、甚至奈米級的微型可動元件，因此足以 及汽車產品 筆者在文中主要探討射頻微機， 提供高性能、低成本、高集成性(Integration) 電元件在手機無線收發前端模組的應用與 與媲美IC晶圓級大量製造特性的微機械電 其未來的影響力，並逐一介紹各式微機械共 路，重新找回利用機械原理操作的優勢。筆 振器與其相關的微機械電路，最後以筆者在 者認為台灣正處於成熟 IC 技術與新興 射頻微機電領域數年的經驗來探討如何以 MEMS 產業這樣一個絕佳的立足點，我們 台灣現有半導體工業的優勢發展屬於我們 的研發人員不僅須具備電子電路的背景 ，更 自己的 RF-MEMS 產業。 要追求其他領域的知識 ，才能適應甚至創造 6 二、射頻架構未來的發展 AntennaAntenna CeramicCeramic SAWSAW SAWSAW IFIF