Mikromechanik schaltet HF-Signale sauber um

Handys werden auch in der HF-Stufe immer komplizierter, weil sie auf verschiedenen Frequenzen bei unterschiedlichen Bandbreiten senden und empfangen müssen. Dazu müssen im HF-Kreis die Kopplungsinduktivitäten und die Kondensatoren in der Empfangs- und Sendestufe...

Handys werden auch in der HF-Stufe immer komplizierter, weil sie auf verschiedenen Frequenzen bei unterschiedlichen Bandbreiten senden und empfangen müssen. Dazu müssen im HF-Kreis die Kopplungsinduktivitäten und die Kondensatoren in der Empfangs- und Sendestufe über elektrische Kontakte umgeschaltet werden. Hierzu eignen sich mikromechanische Bauelemente, so genannte HF-MEMS-Schalter.

Das Marktforschungsunternehmen WTC Wicht Technology Consulting (www.wtc-consult.de) berichtet in seiner neuesten Studie über das Marktsegment der „RF MEMS Switches“. HF-MEMS-Schalter sind für gewöhnlich mikroskopische Zungen oder Hebel aus Silizium oder Metall, die sich durch Anlegen einer Spannung bewegen. Damit lässt sich z.B. eine auf einem Chip integrierte Wellenleiter-Struktur mechanisch öffnen oder nach Masse hin kurzschließen. Diese „mechanische Ergänzung“ der Wellenleiter-Strukturen auf den ICs oder in HF-Modulen bietet neue Möglichkeiten etwa bei der Realisierung von HF-Filtern (Bild).

Über 500 000 ausgelieferte Module

Allein im November 2007 seien rund 50 000 Module mit HF-MEMS-Schalten ausgeliefert worden, berichten die Marktforscher. Insgesamt hätten bereits zwischen 500 000 und 600 000 solcher Bausteine die Werke verlassen. Zu den Herstellern der Module, die ihre Produkte am Markt anbieten, gehören Unternehmen wie Advantest und Matsushita.

Andere Unternehmen wie WiSpry (www.wispry.com), MEMTronics (www.memtronics.com) und XCOM Wireless (www.xcomwireless.net) stellen ihre MEMS-Schalter für spezielle Endkunden her, dabei konzentriert sich WiSpry auf Bausteine für das Handy. Auch Omron ist in dieser Richtung aktiv und wird mit der Serienproduktion Mitte dieses Jahres beginnen. NXP ist nach Auskunft der Marktforscher dabei, die Ergebnisse ihrer Forschungen in dem Produktfeld der „mikromechanisch geschalteten Kondensatoren“ in die Produktion zu überführen.

Die Marktforscher von WTC sehen für die HF-MEMS-Schalter drei wesentliche Anwendungsbereiche:

  • Messen & Testen einschließlich der Testautomaten für die Produktion sowie HF-Messgeräte,
  • HF-Filter-Bausteine für Handys und für Geräte in der Telekommunikations-Infrastruktur und
  • in der Luftfahrt- und der Militär-Elektronik.

Bei der Telekommunikation wird mit einem Durchbruch am Markt bereits in diesem Jahr gerechnet. Insbesondere bei den Handys rechnen die Marktforscher damit, dass die HF-MEMS-Schalter für die Anpassungsnetzwerke eingesetzt werden, die für die Sende- und Empfangs-Antennen in Multi-Band-Handys verwendet werden. Dabei handelt es sich in der Regel um mikromechanisch geschaltete Kondensator-Bänke. Bei NXP, RFMD und WiSpry laufen derzeit Entwicklungen in dieser Richtung. RFMD hat bekanntgegeben, dass sie in naher Zukunft eine 200-mm-Fertigungslinie für HF-MEMS in Betrieb nehmen wollen.

Obwohl das Marktvolumen im letzten Jahr weniger als 5 Mio. Dollar betrug, soll es bis 2011 auf 210 Mio. Dollar ansteigen. Über 100 Mio. Dollar davon entfallen auf Anwendungen im Bereich Messen & Testen bzw. automatische Testgeräte für die Halbleiterindustrie. Auf Module-Basis sollen rekonfigurierbare HF-Sender- oder Antennen-Module für Handies dann 150 Mio. Dollar überschreiten. Für HF-MEMS-Schalter im Automobil erwarten die Marktforscher von WTC vor 2012 keine besonderen Umsätze. Dr. Jens Würtenberg