MEMS, c’est ainsi que fonctionnent les systèmes microélectromécaniques dans le matériel

by Jack
MEMS

Nous avons tendance à supposer que ce qui est à l’intérieur de notre PC sont des pièces d’électronique pure et dure, qu’elles soient numériques ou analogiques, et que d’autres disciplines de l’ingénierie ne sont pas présentes dans notre PC. Eh bien, les appareils MEMS sont utilisés quotidiennement sur votre PC, à tout moment et ce ne sont pas des composants électroniques. Voyons ce qu’ils sont et quelles sont leurs utilités.

Que sont les appareils MEMS ?

MEMS

MEMS est un acronyme qui signifie microsystèmes électromécaniques, qui se traduit par microsystèmes électromécaniques. Sa particularité est qu’il rassemble au maximum des systèmes électromécaniques miniaturisés, à tel point qu’ils peuvent être intégrés dans une puce. Sa complexité est variable et on peut trouver des mécanismes allant de mécanismes très simples à d’autres aussi complexes qu’une horloge. Les premiers d’entre eux à être mis en œuvre sur le marché étaient les accéléromètres, qui étaient jusqu’à présent utilisés dans les airbags des voitures et dans les cartouches d’encre des imprimantes. Sa vulgarisation ? La Nintendo Wii d’abord et l’avènement des smartphones ont ensuite démontré que les accéléromètres pouvaient servir de capteurs.

Les MEMS sont des dispositifs extrêmement complexes à concevoir et à fabriquer, rassemblant plusieurs disciplines d’ingénierie complètement disparates. En premier lieu, ils sont intégrés dans des appareils électroniques, ce sont des appareils mécaniques dans lesquels les matériaux sont également importants. Certains utilisent même des technologies complexes telles que l’optique et la mécanique des fluides. Et malgré leur énorme complexité, on les trouve dans des centaines de millions d’appareils à des prix généralement vendus pour quelques centimes.

Aujourd’hui, les dispositifs MEMS sont utilisés pour une multitude de tâches et prennent différentes formes. Par exemple, les capteurs de pression de microphone sont des dispositifs MEMS. Comment la température des processeurs est-elle mesurée et leur état est-il signalé ? Eh bien, un appareil MEMS s’occupe également de cela. Ils sont donc utilisés pour résoudre des problèmes spécifiques que l’électronique classique, dans ses deux branches, ne peut résoudre.

Catégorisation des appareils MEMS

Types de MEMS

Aujourd’hui, les appareils MEMS les plus utilisés au quotidien sont les suivants :

  • Les magnétomètres, utilisés pour obtenir la direction pendant la navigation, c’est-à-dire qu’ils agissent comme des boussoles.
  • Capteurs de débit d’air pour les systèmes de réfrigération.
  • Les microphones MEMS, utilisés pour la communication, beaucoup d’entre eux intègrent des systèmes de suppression de bruit.
  • Capteurs de température, qui sont utilisés aujourd’hui pour la vitesse d’horloge et les contrôles de température des processeurs.
  • Centrales inertielles ou IMU qui combinent gyroscopes et accéléromètres en une seule unité. Dans les voitures, ils sont utilisés avec des capteurs MEMS qui mesurent l’inertie et le mouvement, tels que des accéléromètres et des gyroscopes pour les systèmes de contrôle de freinage des voitures.

Si nous parlons de périphériques, les appareils MEMS sont utilisés dans toutes sortes d’appareils. On les retrouve dans les imprimantes et scanners à jet d’encre, dans les projecteurs d’images et même sur les écrans que nous utilisons tous les jours. Leur plus grande particularité est que, comme ils sont intégrés à des processeurs et des mémoires, ils ne sont pas seulement conçus pour fonctionner individuellement, mais peuvent également être combinés entre eux pour créer des systèmes complexes permettant de résoudre des systèmes spécifiques. Il est très probable que cette fonction qui apparaît dans les spécifications d’un composant ou de périphériques que vous ne pouvez pas expliquer du point de vue de l’architecture informatique soit le produit du travail d’un capteur MEMS.

Dans le monde de l’informatique appliquée à la médecine, les dispositifs MEMS sont utilisés pour accélérer les diagnostics. Aujourd’hui, il existe des plaques pleines de dispositifs MEMS qui peuvent faire un test sanguin en quelques secondes et donner des résultats. Surveiller le taux de sucre dans le sang. Il existe même des implants médicaux qui utilisent ce type de dispositif et ils ont même été utilisés dans des chirurgies où une haute précision est requise. Comme vous pouvez le constater, non seulement plusieurs disciplines sont requises pour leur conception et leur création, mais elles sont également utiles dans de multiples marchés.

Quels avantages et inconvénients ont-ils ?

Taille MEMS

Tout d’abord, les appareils MEMS sont excellents pour la mesure en raison de leur haute sensibilité, ce qui est idéal pour certains scénarios tels que la télémétrie dans le matériel informatique. La raison pour laquelle de nombreuses conceptions de CPU et de GPU sont viables dans certains facteurs de forme, tailles et consommations n’est pas autre chose, car les vitesses d’horloge sont adaptées via un thermomètre intégré qui n’est rien de plus qu’un dispositif MEMS. Il en va de même pour l’écran tactile de votre ordinateur portable, tablette ou smartphone. De plus, leur petite taille est non seulement idéale pour intégrer des composants, mais ils font leur travail avec une très faible consommation.

Son plus gros inconvénient ? Sa conception est si complexe que très peu d’entreprises peuvent se permettre de créer de nouveaux capteurs MEMS, car plusieurs disciplines sont nécessaires. Ce qui demande des années de développement au cours desquelles des équipes multidisciplinaires finissent par être nécessaires. Le développement passe également par la création de machines de fabrication et d’essais, ce qui complique encore les choses pour développer de nouveaux appareils de ce type.

Leur plus gros inconvénient vient donc du coût de développement, ce qui est paradoxal, puisque ce sont des appareils qui se vendent à très bas prix et qui font désormais partie de notre vie. Les dispositifs MEMS sont si largement utilisés dans le monde de l’électronique grand public qu’ils sont produits en grande quantité, ce qui rend leur prix très bas. Cependant, sans eux, de nombreuses avancées technologiques que nous avons vues ces dernières années n’auraient pas été possibles.

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