MEMSと従来の半導体との違い

MEMSやIC・LSIといった集積回路は同じ半導体製品に分類されます。MEMSは基本的に1つの基板の上に電子回路と機械要素を持った立体構造のデバイスです。
一方でICやLSIは機械要素をまったく持たず電子回路を集積化したもので、MEMSと比較してもトランジスタなどの素子数が圧倒的に多く、電気信号を処理することに特化しています。

ヒトに例えて言うと、IC・LSIが情報機器の頭脳を担っているとすれば、MEMSは受け取った情報を脳に伝えるセンサー（神経）や、情報をもとに外部に働きかけるアクチュエーター（筋肉）のような働きをしているといえます。

例えば、「圧力センサー」の場合、圧力センサーとしての役割を持つ「MEMSチップ」と、マイコンのADC機能にあたる「センサ制御IC／AFE」が一緒に内蔵されている構造をしています。

• 1. 可動部：ダイアフラム（シリコンの薄膜）

  【配置場所】パッケージ内部の「MEMSチップ」の表面（または裏面）にあります。

  【構造・特徴】シリコン基板を極限まで薄く掘り込んで作られた、ダイアフラム（太鼓の膜のような薄膜）の構造です。

  【機能・役割】空気や気体の圧力を受けて、物理的にパタパタと「たわむ（変形する）」という、まさに動く（可動する）部分になります。

• 2. 検出部：ピエゾ抵抗（ブリッジ回路）

  【配置場所】上記で説明した「可動部（ダイアフラム）の上」に直接作り込まれています。

  【構造・特徴】ダイアフラムの上に配置された「ピエゾ抵抗素子」と、それらを繋いだ電気回路（ブリッジ回路）です。

  【機能・役割】ダイアフラムが圧力でたわむと、このピエゾ抵抗にギュッと力が加わり（応力）、抵抗値が変化します。その抵抗の変化を「ごくわずかな電圧の変化（差電圧）」としてキャッチし、回路部へ伝える役割を果たします。

• 3. 回路部：センサ制御IC（AFE / A-Dコンバータ）

  【配置場所】MEMSチップと同じパッケージ（モジュール）の中に配置されています。

  【構造・特徴】「高性能ΔΣ（デルタシグマ）ADC」などを搭載した、信号処理専用の電子回路（IC）です。

  【機能・役割】検出部（ピエゾ抵抗）から送られてくるごく微小な電圧の変化を、きれいに増幅してデジタル信号に変換する「制御IC」です。また、この回路部が「温度によるズレ」や「個体差」を補正し、マイコンがそのまま読み取れるデジタルデータ（I2CやSPI形式）として機器のメインCPUへ出力します。