Bosch Sensortec: Sensordatenfusion erschließt riesige Potenziale »Die Zahl der Sensoren wird weiter exponentiell wachsen«

Stefan Finkbeiner, Bosch Sensortec: »Wir wollen Sensoren für möglichst viele Anwendungen entwickeln und verfolgen deshalb sehr genau, was sich auf den Märkten IoT und Industrie 4.0 tut.«
Stefan Finkbeiner, Bosch Sensortec: »Wir wollen Sensoren für möglichst viele Anwendungen entwickeln und verfolgen deshalb sehr genau, was sich auf den Märkten IoT und Industrie 4.0 tut.«

Im Markt mit Sensoren für Consumer-Geräte konnte Bosch Sensortec schnell Fuß fassen. Jetzt setzt Stefan Finkbeiner, CEO von Bosch Sensortec, auf die Kombination verschiedener Sensoren und der zugehörigen Algorithmen – Sensorfusion und Sensordatenfusion –, um die nächste Sensorwelle zu reiten: Internet of Things.

Bosch Sensortec ist über die letzten Jahre mit Sensoren für den Consumer-Markt gewachsen, insbesondere für Smartphones. Rechnen Sie damit, dass hier so langsam die Sättigung erreicht wird? Wo sehen Sie für die Zukunft weitere Wachstumschancen?

Stefan Finkbeiner: Ein riesiges Potenzial sehe ich im entstehenden Markt des Internet der Dinge. Für Bosch Sensortec eröffnen beispielsweise die Wearables ganz neue Möglichkeiten. Ich nenne nur die Stichworte Freizeit, Sport, Wellness. Das Gleiche gilt aber auch für die Haus- und Gebäudeautomatisierung. Das Internet of Things and Services, kurz IoTS, ist nach Automotive und Consumer die dritte große Welle, die die Nachfrage nach Sensoren weiter kräftig wachsen lässt.

Wie sieht die Situation derzeit im Bereich der Smartphones aus?

Wir haben unser Produktportfolio in den letzten zwei Jahren stark erweitert und waren damit sehr erfolgreich, denn wir konnten schneller wachsen als der Markt. Bosch Sensortec wurde 2005 gegründet, um das Know-how in der Entwicklung und Fertigung von MEMS-Sensoren für die Industrie und für Autos in MEMS-Sensoren fließen zu lassen, die für den Einsatz in Consumer-Geräten gedacht sind. Das ist gelungen: Smartphones bilden heute unseren Kernmarkt. Unsere Sensoren finden sich inzwischen in jedem zweiten Smartphone, das man am Markt kaufen kann, alle großen Smartphone-Hersteller setzen unsere Sensoren ein. Insgesamt hat Bosch inzwischen 4 Milliarden MEMS-Sensoren gefertigt. Zum Vergleich: 2013 lag die Zahl der bis dahin gefertigten Sensoren noch bei 3 Milliarden. Das zeigt, wie schnell das Wachstum verläuft.

Stehen überhaupt genügend Produktionskapazitäten zur Verfügung, wenn die heute schon in Milliarden-Stückzahlen gefertigten Sensoren weiter exponentiell wachsen?

Wir haben 2010 in Reutlingen die 8-Zoll-Produktion eröffnet. Damit stehen uns für die Fertigung der MEMS-Sensoren noch auf längere Zeit ausreichende Kapazitäten zur Verfügung. Die ASICs lassen wir in Foundries fertigen, hier gibt es ebenfalls keine Kapazitätsprobleme.

Umfasst das Produktspektrum jetzt die richtigen Sensortypen, um für die Zukunft, insbesondere für Sensorfusion, gerüstet zu sein?

Bosch führt jetzt von der großen Gruppe der Beschleunigungssensoren über Feuchte-, Druck- und geomagnetischen Sensoren bis hin zu MEMS-Mikrofonen von Akustica ein breites Produktspektrum im Programm. Bei Bosch Sensortec umfasst dieses Spektrum dreiachsige Beschleunigungssensoren, Gyroskope und Magnetsensoren sowie 6- und 9-Achsen-Sensoren, in denen Beschleunigungssensoren, Gyroskope und Magnetometer kombiniert sind. Außerdem können wir auch Drucksensoren integrieren.

Den Sensorkombinationen gehört die Zukunft, denn häufig bringt ein Sensor alleine keinen Mehrwert. Ein Beispiel für eine solche Kombination ist der integrierte Umweltsensor BME280, der Druck, Temperatur und Feuchte detektieren kann. Er eignet sich für den Einsatz in Indoor-Navigationsanwendungen, im Smart Home, für die Wettervorhersage und für Sport und Fitness. Er ist in einem 2.5 x 2.5 x 0.93 mm³ großen 8-Pin-LGA-Package verbaut und verbraucht nur 3,6 µA bei 1 Hz.

Außerdem haben wir bei Bosch Sensortec eine neue Produktklasse gestartet: die applikationsspezifischen Sensor Nodes, kurz ASSNs. Darunter verstehen wir Sensor-Subsysteme, in denen verschiedene Sensoren und ein Mikrocontroller inklusive der zugehörigen Sensordatenfusionsalgorithmen integriert sind. Ein Beispiel dafür ist der BNO055, in dem ein 12-Bit- Dreiachsen-Beschleunigungssensor, ein dreiachsiger Drehratensensor mit 16-Bit Auflösung und ein dreiachsiger Magnetsensor sowie ein 32-Bit-Mikrocontroller in einem System-in-Package integriert sind. Mit einer Grundfläche von nur 5,2 x 3,8 mm² ist er viel kleiner als diskret aufgebaute Systeme.

Der Clou: Zusätzlich zur Hardware ist auch gleich schon die Software für die Sensordatenfusion (die FusionLib von Bosch Sensortec) mit integriert. Damit können wir sicherstellen, dass die Sensoren und die Datenfusionsalgorithmen optimal aufeinander abgestimmt sind. Die Entwickler können sich so auf ihre Produktentwicklung konzentrieren und erhalten von uns ein fertiges Sensorsubsystem, das ihnen akkurate Daten im aggregierten Datenformat liefert, minimalen Platz beansprucht und dabei auch noch, weil ebenfalls von uns optimiert, extrem wenig Strom aufnimmt.

2009 wurde Akustica in den USA akquiriert und damit das Bosch-MEMS-Portfolio um die Mikrofone erweitert. Akustica stellt immer noch eine eigene Geschäftseinheit neben Bosch Sensortec dar. Soll das so bleiben?

Derzeit bildet Akustica noch eine Einheit nach US-Recht. Längerfristig ist es denkbar, beide Aktivitäten zu integrieren.

Sehen Sie es als wünschenswert an, sich über weitere Zukäufe den Zugang zu neuen Techniken im Bereich der Sensoren, des Power-Managements oder weiterer Techniken zu verschaffen, um möglichst viele Funktionen abdecken zu können, aus denen ein ASSN besteht?

Durch den Bosch-Konzern verfügt Bosch Sensortec über einen breiten Zugang zu Technologien und Expertisen. Darüber hinaus sind wir für Partnerschaften in neuen Feldern offen, wie beispielsweise unsere Kooperation mit Hillcrest Labs im Bereich der Applikations-Software für Head-Mounted Displays. Gemeinsam haben wir bereits ein neues ASSN-Produkt, den BNO070, speziell für diesen Markt eingeführt.

In Sensornetzwerken müssen die Knoten auch untereinander kommunizieren, häufig auch über Funk. Wäre es sinnvoll, auch diese Funktionen im eigenen Haus haben?

Wir entwickeln die MEMS-Sensoren, wir entwickeln die zugehörigen ASICs und integrieren die Sensoren und ASICs in den Gehäusen, was ebenfalls eine ausgefeilte und häufig unterschätzte Technik erfordert. Wir können bei Bedarf auch Mikrocontroller und Antennen in die Chipsätze integrieren. Für Funk hat sich bisher noch kein Standard herauskristallisiert, und deshalb macht die Hochintegration auf dieser Ebene noch keinen Sinn.

Sehen Sie die Einbindung der Sensoren in die übergeordneten Systeme nicht mehr als die Aufgabe von Bosch Sensortec an?

Doch, das ist ein sehr wichtiger Punkt, und deshalb haben wir die Bosch Connected Devices & Solutions GmbH gegründet. Diese 100 Prozent zu Bosch gehörende Einheit entwickelt intelligente Sensor/Aktuator-Knoten, die zugehörigen Algorithmen und die Embedded-Software sowie kundenspezifische Sensor/Aktuator-Systeme für den Einsatz im Internet der Dinge. Die Systeme zielen sowohl auf Anwendungen in Consumergeräten als auch auf die Industrie ab. Sowohl Bosch Sensortec als auch Bosch Automotive Electronics arbeiten eng mit Bosch Connected Devices & Solutions zusammen.