革新继电器：Menlo Micro 与 Corning 的玻璃基微机电开关

先进开关克服传统短板，实现快速操作、延长寿命、高功率性能和微观封装尺寸。

固态开关和机电继电器普遍用于电源管理应用，却面临能量损耗、高成本、重量、体积、性能受限和可靠性问题。这些约束阻碍了下一代 5G 网络部署以及车辆电气化、可再生能源系统和智能电网的发展。

Menlo Micro 利用 Corning HPFS 融熔石英玻璃和铜填充玻璃通孔（TGV）创造微机电开关，解决了这些挑战。与 Corning 精密玻璃解决方案合作，Menlo Micro 制造出的开关比机电继电器快达 1,000 倍，寿命大幅延长，可处理千瓦级功率，封装尺寸小于人类头发。这些开关在高应力条件下承诺数十年可靠运行。

新一代继电器

物联网、人工智能、5G 连接和万物电气化正在重塑我们连接、共享数据和控制世界的方式。微电子学必须以前所未有的方式进化以跟上步伐。

下一代开关必须比当今固态或机电设备更快、更小、更坚韧、更节能。传统固态开关依赖 CMOS 硅，作为半导体必然漏电并散热。机电继电器虽能处理高功率，却笨重、缓慢且不可靠。硅的基本物理和继电器的机械约束限制了进步。解决方案在于先进材料科学——特别是玻璃。

玻璃是优良介质：其电阻率比高电阻硅高数个数量级，防止能量损耗。Corning 与 Menlo Micro 的合作拓展了玻璃晶圆的成就边界。

Corning 与 Menlo Micro 合作

(图片来源：Menlo Micro)

此合作呼应托马斯·爱迪生的遗产——机电继电器发明者和 GE 创始人。两家公司正在重塑继电器，这种电操作开关对几乎所有电子设备至关重要。

机电继电器能处理高功率但笨重、缓慢、不可靠。固态开关虽小巧快速却遭受漏电和发热。数十年来，工程师在两种弱点间权衡，从未达成完美方案。

Menlo Micro 的微机电开关解决这些核心问题。它更小、更轻、更快、更高效，能处理高功率且寿命超越机电继电器。相比固态开关提供卓越射频性能，适用于医疗设备、通信基础设施、航空航天和消费电子。

突破得益于 Corning 超纯融熔石英玻璃。Menlo Micro 增加第二层含铜填充 TGV 的玻璃，电流直接穿过玻璃，缩短 70% 传输距离，减小尺寸、成本并提升性能。

技术基础

Menlo Micro 创始人在 GE 开启研发，投入超 4,000 万美元和 12 年研究开发玻璃基开关方案。GE 经验催生新方法，最终形成可低成本量产的开关。

与 Corning 精密玻璃解决方案合作获得高纯度（99.999%）融熔石英晶圆。基底层为 8 英寸、半毫米厚晶圆；TGV 层为较薄晶圆，钻有 10 万微孔（半人发宽度）并填充铜。成品尺寸 5.6 mm³，融合机电继电器功率处理与固态开关的速度、重量、可靠性和尺寸。

通过集成 TGV 封装，Menlo Micro 相对引线键合设计缩小继电器尺寸超 60%，满足高密度应用关键 SWaP-C 需求。消除引线键合还将封装寄生参数降低超 75%，实现 5G、测试仪器、航空航天和国防所需的更高频率。

密封玻璃封装移除数十年限制继电器性能的多余互连，提升可靠性同时减小整体尺寸和成本。

Menlo Micro 和 Corning 正在扩大生产并降低成本。Corning 专有通孔设计提供密封铜互连，支持量产，其他行业也在探索 TGV 用于玻璃封装和无边框显示器。

Menlo Micro 开关技术验证可靠性超 100 亿次切换循环，路线图指向 200 亿，同时处理数百伏和数十安培。在微机电器件中实现千瓦级功率处理，具备优异电气性能、紧凑尺寸和低成本，优于传统继电器和固态开关。

利用 TGV 封装，Menlo 正开发直流至 26 GHz 带宽的射频继电器，目标超 50 GHz。平台服务于电池管理、家庭自动化、电动汽车、军事、专业无线电、5G 基站和物联网。

量产爬坡

自 2020 年 10 月起，Menlo Micro 从 8 英寸大批量产线向 60 多家领先客户出货。不同于单器件机电继电器，数千微机电开关在晶圆级批量工艺中同步制造——采用半导体行业使用的自动化、可扩展方法。

结论

Corning 170 年玻璃创新传承——从首个灯泡到现代智能手机显示屏——现支撑新一代微机电继电器。Corning 与 Menlo Micro 携手交付基于高纯度玻璃的微型、节能开关，赋能万物电气化和 5G、AI、物联网网络部署。

—— Chris Giovanniello，Menlo Micro 联合创始人兼全球营销高级副总裁。

Menlo Micro 入选 EE Times 第 21 期百大新兴初创企业榜单。

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>> 本文最初发表于姊妹站点 EE Times Europe。

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