Una nueva dirección para las brújulas digitales

Los teléfonos celulares y muchos otros dispositivos móviles ahora vienen equipados con sensores capaces de rastrearlos mientras se mueven. Las brújulas digitales, los giroscopios y los acelerómetros integrados en estos dispositivos han generado una amplia gama de servicios basados ​​en la ubicación, así como formas novedosas de controlar dispositivos móviles, por ejemplo, con una sacudida o un movimiento rápido. Ahora, una nueva forma de fabricar estos sensores podría hacer que dicha tecnología sea más pequeña y más barata.

El avance también podría resultar en la aparición de sensores de movimiento en muchos más dispositivos y objetos, incluidas zapatillas para correr o raquetas de tenis, dice Nigel Drew, de Barcelona, ​​España. Microsistemas Baolab , que desarrolló la nueva tecnología.

Baolab ha creado un nuevo tipo de brújula digital utilizando un método de fabricación más simple. La tecnología aparecerá en los dispositivos GPS el próximo año, dice Drew. La compañía también ha fabricado prototipos de acelerómetros y giroscopios, y planea combinar los tres tipos de sensores en el mismo chip.

Las brújulas digitales convencionales se fabrican mediante lo que se denomina fabricación complementaria de semiconductores de óxido de metal, el método más común para fabricar microchips y circuitos de control electrónico. Pero tales brújulas incluyen estructuras como concentradores de campo magnético que deben agregarse después de fabricar el chip, lo que agrega complejidad y costo. La diferencia fundamental es que [nuestra brújula] está hecha completamente dentro del CMOS estándar, dice Drew.

Esto es posible porque la brújula explota un fenómeno llamado fuerza de Lorentz. La mayoría de las brújulas digitales comerciales se basan en un fenómeno diferente, llamado Efecto Hall, que funciona haciendo pasar una corriente a través de un conductor y midiendo los cambios de voltaje causados ​​por el campo magnético de la Tierra.

La fuerza de Lorentz, por el contrario, ocurre cuando un campo magnético genera una fuerza sobre un material conductor cuando una corriente fluye a través de él. Un dispositivo puede determinar el campo magnético midiendo el desplazamiento de un objeto sobre el que actúa esta fuerza.

En los chips de Baolab, se graba un sistema microelectromecánico a nanoescala (MEMS) de un chip de silicio convencional. Este dispositivo nano-MEMS consiste en una masa de aluminio suspendida por resortes. Cuando un dispositivo impulsa una corriente a través de la masa, cualquier campo magnético presente ejercerá una fuerza sobre la masa y afectará su resonancia. Un par de placas de metal que flanquean la masa detectarán estos cambios. Un dispositivo puede medir el campo magnético en una dirección notando cambios minúsculos en la capacitancia de estas placas. Usando un conjunto de tres de estos sensores, el dispositivo puede determinar la dirección del campo magnético de la Tierra y, por lo tanto, su orientación.

Este tipo de tecnología de cointegración MEMS-CMOS mejorará la sensibilidad y permitirá chips sensores más pequeños y, por lo tanto, más baratos en comparación con los convencionales, dice Hiroshi Mizuta , profesor de nanoelectrónica en el Grupo NANO de la Universidad de Southampton.

Cada uno de los sensores nano-MEMS de Baolab tiene menos de 90 micrones de largo. Drew dice que debería ser posible integrar los tres tipos de sensores en un solo chip de solo tres milímetros de largo.

Bajo el capó: Una imagen de microscopio electrónico de barrido de la brújula digital creada por Baolab.

esconder