MEMS技术之父Harvey Nathanson离世 了解一下他的生平

公认的微机电系统(MEMS)技术之父Harvey C. Nathanson,于2019年11月22日在匹兹堡去世。1965年,他提出了第一款MEMS器件构想,一种用于微电子固态无线电的微型机械调谐器。

  据麦姆斯咨询报道,公认的微机电系统(MEMS)技术之父Harvey C. Nathanson,于2019年11月22日在匹兹堡去世,享年83岁。Nathanson出生于匹兹堡的一个药剂师家庭,后来成为美国西屋电气(Westinghouse)研究实验室的固态电子学先驱。

MEMS技术之父Harvey Nathanson离世 了解一下他的生平

Harvey C. Nathanson,资料图

  Harvey C. Nathanson

  1950年代,Nathanson幼年时期就通过Hi-Fi邮购套件学习模拟电子学知识。为了忠于自己的兴趣爱好,他拒绝了接手父亲的药房生意,转而就读卡内基技术学院(Carnegie Technical School),也就是后来的卡内基梅隆大学(Carnegie-Mellon University)。

  Nathanson从卡内基获得博士学位毕业后,加入了西屋电气。1965年,他提出了第一款MEMS器件构想,一种用于微电子固态无线电的微型机械调谐器。Nathanson和Robert Wickstrom、William Newell合作开发了这款器件,并作为一种微电子频率选择装置申请了的专利。随后,这款器件的改进版作为谐振栅晶体管(RGT)获得了专利,此后通常被认为是第一款真正意义上的MEMS器件。

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Harvey C. Nathanson的MEMS专利示意图,资料图

  Harvey C. Nathanson发明的第一款MEMS器件

  MEMS可以采用传统半导体制造工艺来制造,不过,它们探索实际应用的进展相对缓慢。1980年代,当摩托罗拉(Motorola)为某些工业传感应用提供MEMS器件时,它们仍然是一种新奇的东西。

  彼时的半导体产业一直专注于晶体管集成。随着亚德诺半导体(Analog Devices)在1993年推出ADXL-50型号MEMS加速度传感器,MEMS终于获得了广泛的市场关注。之后,MEMS跨入了消费电子产业,并在移动电话(手机)领域斩获了巨大的市场,现在每年的出货量达到了数十亿颗。

  随着MEMS的蓬勃发展,Nathanson继续在西屋电气工作,发明了以牺牲层技术为特征的表面加工技术。1973年,他获得了利用微型运动反射镜创建视频显示的专利,后来,德州仪器(TI)在其数字光处理(DLP)技术中采用了这种MEMS反射镜阵列,将其用于数字投影仪。

  来自MEMS之父的经验:要跟系统专家多合作

  美国国防部愿意为必要的研究提供足够的预算,这是Nathanson成功开发首款MEMS器件的基础。有鉴于此,Nathanson为未来的发明创新人员提出了一条关键建议:“找一个有足够资金支持的领域。”他还建议从事研究工作的人员逐步建立自己的声誉,以便能够挖掘相关的资源,助力自己的科学研究。

  Nathanson强调了在科学期刊和媒体上发表文章的重要性,这是建立自己声誉的重要一环。Nathanson表示:“如果您能够获得所在领域的普遍尊重,这有助您获得所需要的研发资金,包括来自政府的资金支持。”

  当然,钱不是万能的。对于真正希望探索未知领域的人,正如Nathanson当时发明MEMS那样,拥有广阔的视野至关重要。因此,Nathanson对研究人员的第二条建议,是坚持阅读广泛领域的科技期刊,跟上其他领域的新进展。“这将为您自己的研究提供丰富的思路和灵感。”

  通常,完全不同领域的研究或能跟我们的科学研究碰撞出思维火花,从而创建一种全新的解决方案。不过,一款成功的产品不止是一个好点子,它还必须为用户和客户带来实际的利益。Nathanson的理念是:“如果您真的想开发一款对用户有实际意义的产品,您需要合作伙伴。”Nathanson建议电子工程师和物理学家,特别要跟系统专家多合作。

  终生痴迷电子学

  Nathanson一直对电子学和晶体管技术非常感兴趣。小时候,他利用电源和灯泡做实验,烧毁了不少保险丝。后来,从一位爱好录音技术的朋友那里,他学到了很多有关电子管、麦克风和Hi-Fi系统的知识。最终,他将自己的兴趣爱好变成了职业。在卡内基获得电气和电子工程博士学位之后,他在匹兹堡郊外的西屋电气研究实验室开始了他的职业生涯。他在一个支持西屋电子系统部门的研究小组工作,该小组也为美国国防部门开发了很多项目。

  1965年,年仅29岁的他受老板William E. Newell博士安排,开发一种用于集成电路的小型化调谐方法。那时的解决方案既不够小,也没有提供所需要的品质。Nathanson的目标是开发一种小型化的机械谐振器。Nathanson回忆称:“新解决方案必须是低成本的,可以使用现有IC制造技术来生产的,并且还需具有输入和输出电路。就是要寻找一种可以替代现有大型、低品质LC谐振电路的解决方案。我和我们的技术人员Robert Wickstrom一起,开发、设计并演示了首款谐振栅晶体管,并为其注册了第一批专利,随后投入了样品生产。我们开发的那款MEMS器件是第一款具有可移动微机电元件的集成电路。”

  Nathanson对MEMS的发明并没有使他成为富豪,因为他是作为西屋电气的一名员工而发明的MEMS。不过,他后来在电子领域的职业生涯也很亮眼。他成为西屋电气Research Labs负责电子器件研究的首席科学家。在这个角色时期,他为西屋电气和诺斯罗普·格鲁曼(Northrop Grumman)打造了很多创新的国防技术解决方案,后来诺斯罗普·格鲁曼收购了这个研究小组。

  Nathanson说:“发明MEMS给了我很大的自由空间,使我可以在整个职业生涯中进行其他研究。”2001年,他成为了MEMS Industry Group(MIG,现为MEMS & Sensor Industry Group)的创始人,并一直担任董事会成员,Nathanson在退休后仍以荣誉身份与公司保持着密切的联系。Nathanson在2001年退休,但并非完全退休,直到2012年他一直是诺斯罗普·格鲁曼公司的顾问。

  2000年,Nathanson凭借“对社会和电子器件领域的杰出贡献”而被电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)授予千禧奖章(Millennium Medal)。

  即使到了80岁高龄,他仍然没闲着。他一直关注着钟爱的半导体领域的发展,例如,Nathanson对新型超微型原子钟在相干RF信号处理中的潜在作用非常感兴趣。Nathanson非常乐于将他的经验分享给大家。他一直热衷于参与有关新想法的探讨。

  如今,人们利用Nathanson发明的MEMS在可穿戴设备等领域开辟了很多全新的技术应用,但他仍然将自己视为一个“传感人”。Nathanson早年估计也没有预料到,他基于对Hi-Fi和收音机工作原理的好奇,发明出了改变世界的宝贵遗产:MEMS。

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