Por que os acelerômetros (e outros dispositivos MEMS) são tão raramente integrados aos componentes?

Com a maneira como as coisas estão indo, mais e mais funcionalidades passam para um único chip a cada ano. No entanto, uma coisa que parece permanecer completamente intocada é os dispositivos MEMS, como acelerômetros e giroscópios.

Apesar de muitas classes de dispositivos praticamente exigirem acelerômetros, a integração de MEMS em chips parece surpreendentemente rara, exceto por alguns outliers caros (e fracos) da ST e da Bosch. Presumo que o motivo seja técnico.

Em particular, estou interessado nas seguintes perguntas:

1. O que os torna tão raros?
2. As diferenças de processo têm impacto nisso?
3. Como os componentes existentes contornam esses problemas?

Se você quis dizer sua pergunta como "por que não os integramos em um SOC completo", receio não responder à sua pergunta abaixo. Outro:

Além das razões já apresentadas aqui, elas não exigem apenas etapas extras, mas comprometem-se em etapas. Em outras palavras, sua parte do MEMS não será tão boa (ou tão barata) quando integrada ao CMOS do que seria se tivesse sido feita com um processo separado. O CMOS também não seria tão bom quanto um processo dedicado de CMOS (por exemplo, as etapas de aquecimento da sua parte MEMS afetariam os perfis de dopagem dos seus dispositivos CMOS. Muitas etapas de corte, como gravação a plasma, DRIE, etc., usam grandes campos e podem causar carregar para danificar os dispositivos). No entanto, está feito: veja este exemplo nos sensores de pressão Melexis MLX90807 / MLX90808 ( fonte ).

Por esse motivo, geralmente é mais barato usar apenas processos diferentes e conectar-se no pacote. Aqui está um exemplo do mCube ( origem ). Você pode ver dois dados na imagem superior esquerda. Segundo a fonte, a matriz superior é conectada à matriz inferior por meio de vias de silício.

Um exemplo em que os fios de ligação são usados ​​para interconectar matriz múltipla ( fonte ):

A mesma razão pela qual você não encontra memória DRAM nos controladores: as etapas do processo para torná-las são muito diferentes do processo CMOS padrão.

Inclusive adicionar algo como OTP a um dispositivo pode significar etapas extras de processo de 4 ou 5, o que torna os chips mais caros.

Não sei se a EEPROM é econômica ou se as adiciona porque, caso contrário, não podem competir com os microcontroladores que os possuem.

1. Não há demanda para eles.

2. Sim, os processos diferem. Os MEMS usam etapas do processo como DRIE e gravura úmida que não são necessárias para ICs normais. A inclusão dessas etapas é (extremamente) cara.

3. Os componentes existentes não contornam esse problema, eles se concentram em ser componentes em que há demanda suficiente para (com sorte) compensar o aumento no preço causado por etapas adicionais do processo.

Como os acelerômetros e os giroscópios precisam de uma massa inercial, quanto maior a massa, maior a sensibilidade do sensor. Quanto maior a massa, maior as dimensões. A inclusão em um chip aumenta o custo mais do que qualquer outro periférico.