Diseño de dispositivos RF MEMS y simulación de procesos de microfabricación // Design of RF MEMS and Micromachining Processes Simulation

Esta capacidad está centrada en dos áreas fundamentales:

1. El desarrollo de nuevas técnicas de microfabricación y la aparición de los RF MEMS a finales de los 90 han generado nuevas expectativas y aplicaciones prometedoras para dispositivos de comunicaciones inalámbricas con muy bajas pérdidas de inserción, consumo de potencia despreciable, bajo coste, de dimensiones micrométricas y virtualmente sin peso.

Los RF MEMS son dispositivos de tamaños laterales entre 1-1000 micras, que combinan elementos electrónicos y mecánicos, generalmente partes móviles que son accionadas mediante mecanismos de actuación electrostáticos, térmicos, piezoeléctricos o magnéticos). Estos componentes pueden emplearse como elementos pasivos (i.e. switches y varactores) con prestaciones muy superiores a las que ofrecen dispositivos semiconductores o relés electromecánicos. También pueden ser empleados para el diseño de componentes de RF y microondas con capacidades de reconfiguración (i.e. filtros sintonizables, antenas, redes de adaptación de impedancias, defasadores, etc.).

Esta línea de investigación está centrada en la implementación de dispositivos RF MEMS desde la etapa de concepción hasta su fabricación.

2. Varios de los procesos de fabricación de microsistemas son complejos y sus resultados finales son difíciles de predecir. Es por ello que parte de nuestros esfuerzos están dedicados al modelado, caracterización y simulación eficiente a través de nuevas estructuras hardware como procesadores gráficos (GPUs) de procesos de fabricación, en especial el atacado anisótropo y el atacado por iones reactivos.

En la actualidad hemos desarrollado en colaboración software de CAD para procesos de atacado anisótropo, distribuido por IntelliSense Corporation.

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Our research group expertise is focused on two main areas:

With the advent of novel fabrication processes and MEMS technologies, promising applications are being developed for the design of novel miniaturized wireless components with low insertion loss, negligible power consumption, low cost, and virtually no weight. RF MEMS devices are components with lateral dimensions in the range of 1-1000 microns, combining electronic and mechanical parts, usually movable, that can be actuated by electrostatic, thermal, piezoelectric or magnetic mechanisms. These components present exceptional EM perfomances compared to traditional semiconductor or electromechanical devices. They can be also used to the design of reconfigurable microwave devices as tunable filters, antennas, tunable matching networks, phase shifters, etc. This research line in the group is mainly devoted to the implementation of RF MEMS devices from the conception to the fabrication stage.

Some of the microsystem fabrication processes are complex and the final result is hard to predict. Due to this fact, part of our research effort is dedicated to modelling, characterization and efficient simulation by means of hardware structures like Graphic Processors Units (GPUs) of several micromachining processes. Nowadays we have developed a CAD software tool for anisotropic wet etching processes, distributed by IntelliSense Corporation.

Aplicaciones

  • Concepción, diseño y fabricación de componentes de RF y microondas miniaturizados
  • Diseño de dispositivos de RF y microondas reconfigurables
  • Estudio de fiabilidad de dispositivos microelectromecánicos
  • Fabricación de microsistemas en aplicaciones multidisciplinares (e.g. RF MEMS, sensores, BioMEMS, etc.)

Ventajas técnicas

  • Los dispositivos RF MEMS diseñados presentan unas prestaciones muy superiores en cuanto a respuesta electromagnética, linealidad, consumo de potencia, volumen o peso, frente a las tecnologías tradicionalmente empleadas para el diseño de dispositivos de microondas reconfigurables. Además, el grupo mantiene una relación activa con otras universidades y centros de investigación (e.g. Université de Limoges, University of Waterloo) así como empresas del sector de las telecomunicaciones (e.g. Thales Alenia Space ¿ España) que le permite situarse en una posición de vanguardia en el sector. En el campo de la simulación de procesos de microfabricación, hemos conseguido una caracterización muy aproximada del atacado anisótropo, y aplicado nuevas arquitecturas de procesado para simular estos modelos, obteniendo velocidades muy superiores a los simuladores precedentes.

Beneficios que aporta

  • La miniaturización de componentes de RF y microondas es fundamental en la electrónica de front-end de los terminales de telecomunicaciones de última generación
  • La capacidad de diseñar dispositivos de comunicaciones reconfigurables (e.g. filtros sintonizables) permite reducir la complejidad de los sistemas multibanda y multiaplicación actuales
  • Nuestra colaboración puede ser de gran ayuda a la hora de aplicar técnicas de fabricación de microsistemas

Experiencia relevante

  • Diseño de un varactor y conmutador RF MEMS para TAS-E
  • Varios proyectos de investigación financiados por entidades públicas en el ámbito del diseño de filtros de microondas reconfigurables en frecuencia mediante RF MEMS
  • Desarrollo de un software de simulación del proceso de atacado húmedo anisótropo de Si (http://www.intellisense.com)