MEMS sorgen für Sicherheit und Komfort im Auto

Innovationen im Kraftfahrzeug lassen sich meist nur noch mit Elektronikmodulen realisieren – und MEMS spielen dabei als Messelemente mit integrierter Auswerte-Elektronik eine wichtige Rolle. Elektronik-Redakteur Alfred Goldbacher sprach mit den beiden Leitern des Consulting-Unternehmens WTC, Dr. Henning Wicht und Jeremie Bouchaud, über die Bedeutung von MEMS bei der Entwicklung künftiger Elektronik- Subsysteme im Kraftfahrzeug und darüber, welche Entwicklungstrends heute schon absehbar sind.

Innovationen im Kraftfahrzeug lassen sich meist nur noch mit Elektronikmodulen realisieren – und MEMS spielen dabei als Messelemente mit integrierter Auswerte-Elektronik eine wichtige Rolle. Elektronik-Redakteur Alfred Goldbacher sprach mit den beiden Leitern des Consulting-Unternehmens WTC, Dr. Henning Wicht und Jeremie Bouchaud, über die Bedeutung von MEMS bei der Entwicklung künftiger Elektronik- Subsysteme im Kraftfahrzeug und darüber, welche Entwicklungstrends heute schon absehbar sind.

 Mikroelektronische mechanische Systeme, also MEMS, sind sehr spezifische Produkte, die zum Teil unterschiedliche physikalische Größen erfassen, auswerten und im Falle eines Aktorelements auch Steuerbefehle ausführen. Wie sehr macht sich denn ein großer Systemhersteller beispielsweise in der Kfz-Industrie Gedanken über die Realisierung eines so spezifischen Bauteils?

Dr. Henning Wicht: Um diese Frage beantworten zu können, muss man erst einmal klarstellen, wer MEMS entwickelt und produziert. Bei automobilspezifischen Applikationen gibt es sehr wohl Systemzulieferer wie Bosch, die selbst Fertigungsstätten für MEMS betreiben und dort u.a. ihre Sensorchips produzieren. Daneben gibt es Spezialisten wie Freescale, Infineon oder Analog Devices, die ausschließlich MEMSChips nach Kundenspezifikation produzieren. Wer nun aber glaubt, dass BMW, Audi oder Mercedes-Benz nur mit den Systemzulieferern diskutieren, der täuscht sich. Denn die Automobilhersteller wollen sehr genau wissen, welche Kosten bei der Fertigung von MEMS-Produkten anfallen, und die Chiphersteller wiederum müssen wissen, welche Protokolle und damit auch Bus-Standards die jeweiligen Kfz-Hersteller künftig favorisieren. Und diese Partner wollen auch sehr genau ausloten, wie weit verschiedene MEMSProdukte weiter integriert werden können. Angesichts der stetig steigenden Anzahl an Elektronischen Steuereinheiten – also ECUs – im Kraftfahrzeug sind die Autofirmen sehr daran interessiert, Lösungen zu finden, mit denen sie die eine oder andere ECU wieder einsparen können. Und MEMS können dabei sehr wohl eine Rolle spielen.

 Wie kann man sich das nun konkret vorstellen?

Jeremie Bouchaud: Gehen wir zum Beispiel mal davon aus, dass die aktuellen ESP-Systeme und die in einem Fahrzeug fest installierten Navigationssysteme Beschleunigungssensoren benötigen, mit denen sie wichtige Informationen für ihre Berechnungen sammeln. Es mag nun Sinn machen, dass beide Subsysteme auf dieselben Sensoren im Fahrzeug zugreifen und nicht jedes Modul seine eigenen Sensoren benötigt. Die Sensoren müssen dazu nicht nur hoch zuverlässig arbeiten, sondern u.U. verschiedene Datenprotokolle „beherrschen“, da für das ESP-System möglicherweise ein anderer Kommunikations-Bus Verwendung findet als für das Navigationssystem. Hier profitieren beide Seiten von einer Klärung, was technisch und auch kostenmäßig machbar ist.

 Es ist bekannt, dass der wertmäßige Elektronik-Anteil in Kraftfahrzeugen weiterhin steigen wird. Davon werden sicherlich auch die MEMSKomponentenhersteller profitieren?

Wicht: Gewiss! Es gibt sogar schon klare Vorgaben von Seiten der Politik, die zumindest in den USA den Einsatz von ESP-Systemen in allen Fahrzeuggenerationen ab 2010 zwingend vorschreiben wird. Wenn man bedenkt, dass in den USA gegenwärtig erst 20 bis 30 Prozent der Neufahrzeuge mit ESP-Systemen ausgestattet werden, so ergibt sich daraus ein immenser Nachfrageschub auch für die MEMS-Produzenten. Diesen Firmen bereitet diese an sich erfreuliche Entwicklung aber Sorgen, denn sie müssen in wenigen Jahren ungleich höhere Stückzahlen herstellen und deutlich günstiger als bisher auf den Markt bringen. Dabei ist es heute schon schwierig genug, die Produkte – etwa Drehratensensoren – bei gleichbleibender Qualität um 5 Prozent günstiger als bisher zu produzieren. Diese Sorge würden vielleicht alle Hersteller gerne mit den MEMSProduzenten teilen wollen, aber sie erfordert immense Anstrengungen.

TeraVicta Technologies ( www.teravicta.com) bringt Hochfrequenz-Schaltelemente auf den Markt, die als MEMS mit Halbleitertechniken gefertigt werden und für Signalfrequenzen bis 7 GHz geeignet sind. Daneben wird bereits an weiteren Baureihen gearbeitet: zum einen an Ausführungen, die bei Frequenzen bis 26,5 GHz Verwendung finden, und zum anderen an Versionen, welche die bisher übliche Preisuntergrenze von 8 Dollar sogar noch unterscheiden werden. Diese sind allerdings für Grenzfrequenzen bis 2,5 GHz spezifiziert – beispielsweise also für Wireless-Applikationen oder automatische Testeinrichtungen.

Zu den Neuheiten zählt unter anderem die Version TT2214, die als zweipoliger Umschalter für Signalfrequenzen bis 7 GHz geeignet und in einem extrem platzsparenden Chip-Scale- Package untergebracht ist. Das Pendant TT1244 wiederum soll als einpoliger Umschalter selbst bei Signalfrequenzen bis 26,5 GHz noch mit einem niedrigen Wert für die Einfügedämpfung aufwarten können und ebenfalls als CSP lieferbar sein.

Für alle Schaltelemente wird es auch Evaluierungs- Boards geben, mit denen der Anwender das jeweilige Schaltelement über SMASteckverbinder in sein HF-Design zu Testzwecken integrieren kann. Die Serienfertigung der neuen HF-Umschalter soll noch im 1. Halbjahr 2007 anlaufen. go