兩年前的11月，ADI公司在MEMS技術領域取得的重大突破，宣布推出革命性的0Hz(DC)至GHz開關解決方案——ADGM1304和ADGM1004 RF MEMS開關。業界首次提供了一種可替代傳統繼電器方法的出色方案，將100多年前即被電子行業采用的機電繼電器突破性拓展——

同類最佳的0 Hz/dc至Ka波段及以上的性能；

比繼電器高出若干數量級的循環壽命；

出色的線性度；

超低功耗要求（繼電器的十分之一）；

芯片級封裝（體積縮小95%）；

速度提高30倍；

可靠性提高了10倍

……

兩年內，MEMS開關已經幫助大量的自動測試設備(ATE)以及其他儀器儀表現實精確性和多功能性，幫助客戶降低測試成本和功耗，縮短產品上市時間。MEMS開關即將在航空航天和防務、醫療保健以及通信基礎設施設備等行業內取代繼電器。

百年繼電器就這樣被顛覆

ADI MEMS 開關技術的關鍵是靜電驅動的微加工懸臂梁開關元件概念。本質上可以將它視作微米尺度的機械開關，其金屬對金屬觸點通過靜電驅動。

開關采用三端子配置進行連接。功能上可以將這些端子視為源極、柵極和漏極。圖1是開關的簡化示意圖，情況A表示開關處于斷開位置。將一個直流電壓施加于柵極時，開關梁上就會產生一個靜電下拉力。這種靜電力與平行板電容的正負帶電板之間的吸引力是相同的。當柵極電壓斜升至足夠高的值時，它會產生足夠大的吸引力（紅色箭頭）來克服開關梁的彈簧阻力，開關梁開始向下移動，直至觸點接觸漏極。

圖1. MEMS開關動作過程，A和C表示開關關斷，B表示開關接通

該過程如圖1中的情況B所示。因此，源極和漏極之間的電路閉合，開關現已接通。拉下開關梁所需的實際力大小與懸臂梁的彈簧常數及其對運動的阻力有關。注意：即使在接通位置，開關梁仍有上拉開關的彈簧力（藍色箭頭），但只要下拉靜電力（紅色箭頭）更大，開關就會保持接通狀態。最后，當移除柵極電壓時（圖1中的情況C），即柵極電極上為0 V時，靜電吸引力消失，開關梁作為彈簧具有足夠大的恢復力（藍色箭頭）來斷開源極和漏極之間的連接，然后回到原始關斷位置。

一個MEMS懸臂開關梁

（其中可看到并聯的的五個觸點和具有下面有空隙的鉸鏈結構。）

MEMS開關需要高直流驅動電壓來以靜電力驅動開關。為使器件盡可能容易使用并進一步保障性能，ADI公司設計了配套驅動器集成電路來產生高直流電壓，其與MEMS開關共同封裝于QFN規格尺寸中。此外，所產生的高驅動電壓以受控方式施加于開關的柵極電極。它以微秒級時間斜升至高電壓。斜升有助于控制開關梁的吸引和下拉，改善開關的動作性能、可靠性和使用壽命。驅動器IC僅需要一個低電壓、低電流電源，可與標準CMOS邏輯驅動電壓兼容。這種一同封裝的驅動器使得開關非常容易使用，并且其功耗要求非常低，大約在10 mW到20 mW范圍內。

實力擔當——ADGM1304和ADGM1004

ADGM1304是一款寬帶、單刀四擲(SP4T)開關，其工作頻率可低至0 Hz/DC，是各種RF應用的理想開關解決方案。實現更小、更靈活和更可靠的低插入損耗開關大幅減小尺寸和元件數量，并顯著降低成本。

ADGM1304 實力對比

與固態繼電器等其他開關替代產品不同，ADGM1304具備出色的精度，并提供從0 Hz (DC)到14 GHz的RF性能；

與機電繼電器相比，高度可靠的ADGM1304可將冷開關生命周期提高10倍，同時延長ATE系統工作壽命，減少由于繼電器故障導致的代價高昂的停機；

與DPDT繼電器設計相比，集成式電荷泵無需外部驅動器，這進一步減小了ATE系統尺寸，而多路復用器配置也可簡化扇出式結構。

借助ADGM1304 MEMS開關產品，ADI開發了ADGM1004 MEMS開關，通過集成固態ESD保護技術來增強RF端口ESD性能。ADGM1004開關的RF端口人體模型 (HBM) ESD額定值已增加到5 kV。這個級別的ESD保護可謂MEMS開關行業首創。

ADGM1004與典型機電式RF繼電器（四開關）的尺寸比較

集成式固態ESD保護是專有的ADI技術，可實現非常高的ESD保護同時對MEMS開關RF性能影響最小。圖3顯示了采用SMD QFN封裝的ESD保護元件。其中，芯片安放在MEMS芯片上，通過焊線連接至封裝的RF引腳。這些都是針對RF和ESD性能進行了優化。

為了實現ADGM1004產品，不僅繼承了ADGM1304的所有性能，ADI更是將三種專有光刻技術與組裝和MEMS封蓋技術相結合，以實現這一性能突破。

ADGM1304:https://www.analog.com/cn/products/ADGM1304.html

ADGM1004:https://www.analog.com/cn/products/ADGM1004.html

與機電繼電器相比，高度可靠的ADGM1304和ADGM1004可將冷開關生命周期提高10倍，同時延長ATE系統工作壽命，減少由于繼電器故障導致的代價高昂的停機。此外，ADGM1304和ADGM1004 MEMS開關封裝高度極低，設計人員可以在ATE測試板兩側表面貼裝器件，以提高通道密度并降低成本，且不會增加設備體積。

距離這兩款革命性突破的 MEMS 開關的發布已經過去兩年了，ADI 也一直致力于 MEMS 技術的發展