电源开关和保护器件的设计，一直在机电继电器(EMR)和固态半导体开关(如 SIC mosfet 和 SiC JFET)之间进行权衡。对功率密度、效率和可靠性的要求，特别是在大电流(40A 以上)和高电压(400V-1000V)应用中，给这两种技术都带来了物理限制。这在电路保护应用中造成了一个性能空白，因为在这些应用中，开关通常处于常开状态，导通效率是首要考虑因素。

从开关理论的角度来看，一个理想的开关应能结合所有现有开关技术的优点，同时避免它们的缺点。理想的开关应具有零导通电阻(RDS(on))，从而在闭合时实现完美、无损耗的导通;同时具有无限大的关断电阻，在断开时提供具有零泄漏电流的电气隔离。

Menlo Micro 公司联合创始人兼首席技术官 Chris Keimel 在 APEC 2026 会议上接受《Power Electronics News》主编 Aalyia Shaukat 采访时表示："归根结底，物理定律和欧姆定律决定了，使用金属触点传输能量，远比使用晶体管之类的非线性器件高效得多。"

这种理想开关之所以一直未能实现，是因为它的要求对材料科学和物理学提出了相互矛盾的需求，迫使人们在两种不完美的解决方案之间做出妥协。机电继电器近似实现了金属触点的两个理想特性：极低电阻的导通路径，以及断开时用于电气隔离的物理气隙。而固态开关则避免了机械磨损，并能支持高开关周期次数。

一种实现金属触点开关的 MEMS 方法

Menlo Micro 凭借其专有的"理想开关"技术来解决这一权衡问题。该技术既不是传统继电器的缩小版，也不是传统的固态晶体管。它是一种微机电系统(MEMS)，融合了机械开关的物理原理与半导体制造的精度和规模。该架构围绕一个静电驱动的悬臂梁构建，可形成物理的金属对金属触点。

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该架构的核心是触点结构。在一个单芯片上，成百上千个微观开关单元并行制造。每个单元都有一个微小、灵活的金属悬臂梁，悬停在固定触点上。要启动开关，需施加一个直流电压以产生静电场，将悬臂梁拉下，从而建立直接连接。这种驱动方式能效高，并且只需极低的保持功率即可维持闭合状态。

该架构还使用了玻璃基板。与具有导电性的硅不同，玻璃是一种电绝缘体。这为高频信号提供了卓越的隔离性能，并具有优良的热性能和机械性能。使用玻璃基板可以实现康宁公司的玻璃通孔(TGV)等技术，该技术允许通过基板进行垂直互连，从而减小器件尺寸。

以往使用标准半导体制造工艺开发此类器件的多次尝试都遇到了可靠性问题。Menlo Micro 利用通用电气的研究成果，开发出一种专有金属合金，可在反复开关的情况下提高导电性和触点可靠性。

降低常开应用中的导通损耗

Menlo Micro 的 MEMS 开关专为 RDS(on) 是关键参数的应用而设计。这些是常开型应用，开关在其大部分使用寿命中都处于闭合状态，仅在需要提供保护或重新配置电路时才断开。

电气和热性能是评估 MEMS 开关核心价值主张的量化指标。半导体 RDS(on) 会随结温升高而增加，而 Menlo 认为，与基于半导体的导通相比，其金属触点导通的温度依赖性更低。

Menlo Micro MM9200 电源开关规定在整个温度范围内的导通电阻小于 10 mΩ。Keimel 说："我们的开关是金属触点，因此一开始电阻就非常低。而且我们的导通电阻不随温度变化，它保持恒定，因此我们保持更低的温度。"

如图 2 和图 3 所示，Keimel 在实时演示中比较了两块相同尺寸的电路板在相同 40A 负载下的热行为。第一块使用最先进的 JFET，工作温度达到约 118°C。第二块使用 Menlo Micro 的 MEMS 开关，工作温度约为 45°C。在相同电负载下超过 70°C 的温差，突显了更低、更稳定的 RDS(on) 可能带来的热影响。

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MEMS 开关技术的影响

该技术在电力电子领域的主要应用是电子保险丝(eFuse)和固态断路器(SSCB)。这些应用与 MEMS 技术的大电流承载能力、低导通损耗和可靠驱动的核心优势相契合。

依赖 MOSFET 作为核心开关元件的电子保险丝和固态断路器，通常受到这些半导体器件导通特性的限制。MOSFET 的 RDS(on) 会导致持续功率损耗，在大电流负载下产生大量热量。

MEMS 开关本身并不是一个完整的电子保险丝，而是一个能够实现全新性能水平的关键组件。基于 MEMS 的断路器结合了 MEMS 开关、电流检测元件和用于故障检测的微控制器。当检测到过流或短路情况时，控制器会命令 MEMS 开关断开。

Keimel 还澄清说，MEMS 开关不适用于转换器、整流器和其他高频拓扑结构，这些应用需要极高速度和极多次的开关循环。"我们可以做到大约 30 亿次循环，这对于插拔电路板或处理任何安全状况来说绰绰有余——但要试图用它制作转换器或整流器，你需要开关太多次，而且速度要太快，"他解释说。MEMS 开关适用于以 RDS(on) 为主导参数的保护和断开功能。

美国海军项目

在进入数据中心市场之前，Menlo Micro 的技术曾是美国海军一个为微型核反应堆开发先进断路器项目的一部分，目标是一个 10 MW 的系统。据 Keimel 称，在最初招标的 118 名应征者中，选出了三家，而 Menlo Micro 是唯一一家完成第一级认证的公司。

该项目经历了两个硬件里程碑。第一个是 500V、100A 的电路板，旨在证明 MEMS 能够在该功率水平下进行开关。第二个已于去年 12 月完成，是一个 0.5 MW 的原型机：1000V、500A(图 4)。Keimel 说："这是为了证明我们能做到这一点，虽然尺寸还需要缩小，但这个原型是为了证明我们有这个能力。"

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针对高压服务器电源架构的定位

人工智能数据中心向更高电压电源架构的转变，催生了对紧凑、高效保护器件的新需求。Menlo Micro 将其 MEMS 开关定位于这一前端保护角色，使其可以用作表面贴装的电子保险丝或断路器。

Keimel 解释说："想象一下典型的断路器，数据中心现在的情况是，每个服务器卡都引入了 800V 电压。它们必须保护价值数十万美元的 GPU 和 CPU，因此前端必须有一个断路器。现在，这个断路器可以表面贴装在这些卡上了。"

据 Keimel 称，在 APEC 2026 上展示的许多转换器链路中，前端保护插槽都是空的，只有英飞凌等少数供应商提供了固态电子保险丝解决方案——尽管该方案仍然受限于基于 JFET 的器件的导通损耗。

工业自动化和楼宇管理

虽然数据中心是近期应用，但 Keimel 还概述了两个更大的市场，相同的热特性和尺寸优势也在其中适用。在工业自动化领域，机器人的普及意味着每个机器人都需要有独立的电路保护，因为能够隔离一个机器人的故障而不级联到同一条生产线上的其他机器人，将非常有用。

在楼宇管理中，基于 MOSFET 或 JFET 的固态断路器的热负担有一个不太明显但却很显著的后果：管理热量需要占用 DIN 导轨上更多的插槽，这就减少了可控制的电路数量以及可置于同一外壳内的智能化元件(例如微处理器、通信硬件、电力线通信)的数量。Keimel 说："如果我必须使用更多插槽来管理热量，那么我控制更多电路或放入更多智能单元的能力就会降低。"MEMS 开关较小的热足迹可以重新夺回这些空间。

在成本方面，Keimel 认为，在产量相当时，Menlo Micro 可以实现与 JFET 相当的成本——而且从长远来看，规模效应更有利于 MEMS。据 Keimel 称，提高 JFET 的性能需要更大的芯片面积;他声称，由于制造工艺更简单，Menlo 的改进可以在相同的芯片面积内实现。Keimel 还表示，长期目标不一定是与固态替代方案实现成本持平，而是要与机电继电器的价格真正匹配。Keimel 说："我们的目标实际上是取代机电设备，而不仅仅是早期的竞争。"