Nanosensoren von Nanusens NEMS statt MEMS

Nanusens verkleinert die bisher in Ohrhörern gebräuchlichen MEMS-Bausteine und ersetzt sie durch direkt in die CMOS-Schichten des Sensors integrierte Nanosensoren – sogenannte NEMS. Das minimiert den Platzbedarf und lässt viel Raum, etwa für größere Akkus.

Ein MEMS-Sensor-Package enthält einen Chip mit dem mikromechanischen MEMS-Sensor und einen Chip mit der Steuerelektronik; das ergibt insgesamt ein Volumen von rund vier Kubikmillimetern«, erklärt Dr. Josep Montanyà, CEO von Nanusens. »Wir bauen unsere Sensoren jedoch im Nanomaßstab in die Schichten eines CMOS-Chips ein, der gleichzeitig auch die Steuerelektronik enthält. Der resultierende NEMS-Chip – das steht für Nanoelectromechanical Systems – ist nur einen Kubikmillimeter groß und spart dadurch gegenüber jedem MEMS-Package, das er ersetzt, drei Kubikmillimeter an Platz ein. Und auch mit zusätzlichen Sensorfunktionen und der dafür nötigen Steuerelektronik wird der Nanusens-Chip nur geringfügig größer.«

Je mehr MEMS-Packages durch einen solchen Multisensor-Chip von Nanusens ersetzt werden, desto größer ist die Platzersparnis. Den frei gewordenen Platz auf der Leiterplatte können die Hersteller sinnvoll nutzen, wie der Nanusens-Chef verdeutlicht: »Einige Hersteller möchten die Batterielebensdauer verlängern, indem sie eine größere Batterie oder einen Superkondensator einsetzen; andere wiederum nutzen diesen neuen freien Platz für Features wie Speicher, sodass sich Songs direkt im Ohrhörer speichern lassen. Auch das sorgt für eine bessere Batterielebensdauer, weil Songs dann nicht mehr über Bluetooth übertragen werden müssen – und der Nutzer profitiert von längerem Hörgenuss unterwegs.«

Enormes Marktpotenzial in Sicht

Prognosen zufolge wird der Markt für Ohrhörer, der aktuell 50 Millionen Einheiten pro Jahr umfasst, weiter rasant wachsen. Ein Hauptgrund ist, dass Handy-Hersteller zunehmend auf die dicken, großen Kopfhörerbuchsen verzichten und dünnere Handy-Designs mit mehr Platz für Akkus und neue Technik anstreben. »Bei voraussichtlich 1,5 Milliarden verkauften Smart­phones pro Jahr, die immer öfter auch ein Paar Ohrhörer im Lieferumfang haben, ist unser potenzieller Markt riesengroß. Genau deshalb ist dies nun unser erster Zielmarkt«, so Montanyà. »Wenn die Hersteller von Handys und Ohrhörern diese Möglichkeit entdecken, die Batterielebensdauer von Ohrhörern deutlich zu verlängern, regt das die Nachfrage entlang der kompletten Wertschöpfungskette an, bis hin zu den Herstellern der Bluetooth-Chips. Diese wiederum liefern Beispieldesigns für Ohrhörer, die in der gesamten Branche viel verwendet werden. Unser Ziel ist es also, in diesen Designs enthalten zu sein.«

Erstes Produkt ab Q4/2019

Das erste Produkt von Nanusens, geplant für das vierte Quartal 2019, ist ein 2D-Bewegungsmelder für Ohrhörer, mit dem sich einfaches und zweifaches Tippen zur Steuerung, Aufwach- und Schlaffunktionen je nach Nutzerbewegungen sowie bald auch ein 3D-Beschleunigungsmesser implementieren lassen.

Als Nächstes ist vorgesehen, einen Knochenleitungs-Sensor für die Geräuschunterdrückung in die Single-Chip-Lösung zu integrieren. Die Chips werden in einem kleinen Paket wie WLCSP oder als Bare Die zum direkten Aufbringen auf die Leiterplatte erhältlich sein.

»Unsere zum Patent angemeldete Nanosensor-Technologie ist sehr anpassungsfähig, und wir werden damit weitere Sensoren entwickeln«, resümiert Montanyà. »Diese werden sich alle gleichzeitig im gleichen Chip einbauen lassen. Man kann also viele verschiedene Sensoren in eine einzige, winzige Multisensor-Lösung integrieren, ohne dadurch mehr Platz einzunehmen. Das bietet Unternehmen die Aussicht auf spannende neue Features für ein besseres Nutzererlebnis, wie etwa die Bedienung der Ohrhörer durch Erkennung von Kopfbewegungen. Unsere Nanosensoren bieten eine einzigartige Kombination aus deutlich kleineren Lösungen, geringerem Leistungsbedarf, Robustheit und Multifunktionalität in einem einzigen integrierten Chip.«

Nanusens ist überzeugt, dass diese Technologie den Sensormarkt revolutionieren wird. Nach den Ohrhörern will das Unternehmen seine Multisensor-Nanolösungen auch auf den Wearable- und IoT-Märkten einführen.