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Sensorfusion ist die Zukunft!

23. Juli 2014, 11:27 Uhr | Heinz Arnold

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Sensorsysteme für Consumer-Geräte

Ausgehend von den besonderen Fertigungstechniken in der eigenen Fab mit speziellen Analogprozessen sowie den Through-Silicon-Via-Prozessen und speziellen Gehäusetechniken, visiert ams die Marktsektoren Consumer, Industrie, Medizintechnik und Automotive an. Ein gutes Beispiel für die Consumer-Sensor-Proukte sind die MEMS-Mikrophon-Treiber, die ams in enger Zusammenarbeit mit Marktführer Knowles entwickelt hat und auf Basis des eigenen Hochvolt-Prozesses fertigt. Nicht weniger als 1,6 Milliarden dieser ICs hat ams 2013 ausgeliefert, denn immerhin wandern heute zwei bis drei Mikrophone in ein Handy. Die ICs sind an sich winzig – 100.000 Dies passen auf einen 8-Zoll-Wafer.

Das ist ein Beispiel dafür, wie sich auf Basis der besonderen Technologien von ams Synergien erzeugen lassen: Um die Through Silicon Vias zu fertigen, hat ams den DRIE-Prozesses (Deep Reactive Ion Etching) entwickelt, der sehr tiefe Löcher in das Silizium ätzt. Er lässt sich aber auch dafür nutzen, die Dies auf einem Wafer zu vereinzeln. Normalerweise geschieht das über einen Sägeprozess. Der Nachteil: Die Gräben, die die Säge schneidet, sind 90 µm breit, die geätzten Gräben dagegen nur 15 µm. »Ab ungefähr 50.000 Dies pro Wafer fällt der Flächengewinn so stark ins Gewicht, dass sich der Etch-Prozess für die Vereinzelung der Dies lohnt«, erklärt Riener. Das bringt wiederum interessante Kostenvorteile für die Consumer-Märkte.

Doch zurück zu den ICs, die ams für Handys entwickelt: In Zusammenarbeit mit einem Drucksensoren-Hersteller konnten die Ingenieure einen Chip realisieren, der es gestattet, Höhenunterschiede von nur 15 bis 20 cm zu messen. In Kombination mit GPS, Beschleunigungssensoren, Gyroskopen und Magnetsensoren kann das Handy so seine Position in Gebäuden auf das Stockwerk genau ermitteln. Damit funktioniert das Navi-Gerät auch dann sehr genau, wenn es keine GPS-Signale empfängt, beispielsweise in Parkhäusern. Im Notfall lässt sich der Standort des Handys in einem Hochhaus sehr genau ermitteln, so dass schnell Hilfe an die richtige Stelle kommt.

Derzeit arbeitet ams an einem Temperartursensor, der mit einer bis jetzt unerreichten Genauigkeit von bis zu 0,1 °C messen kann und ebenfalls für den Einsatz in Handys konzipiert ist. Doch was bringt dem Handynutzer eine Genauigkeit von 0,1 °C? Die Antwort: Diese Genauigkeit ist nicht an sich erforderlich, sondern sie erlaubt es, die Temperatur mit genügend hoher Genauigkeit innerhalb von kurzer Zeit zu ermitteln. »Bisher kann es Minuten dauern, bis das Handy die Temperatur einigermaßen genau anzeigt – für den Nutzer keine tolle Erfahrung. Mit unserem neuen Sensor klappt das in 3 bis 5 Sekunden«, erklärt Michael Leitner.

Und jetzt zu den Sensoren Optischen Lichtsensoren von ams: Sie waren ursprünglich dazu ausgelegt, die Helligkeit der Umgebung zu ermitteln, um so die Helligkeit der Bildschirme von Geräten wie Smartphones, Tabletts und Laptops an das Umgebungslicht anzupassen und die Batterielebensdauer zu verlängern. Über RGB-Messungen lässt sich darüber hinaus die Bildqualität verbessern. Erst kürzlich hatte ams den weltweit ersten integrierten Umgebungslichthelligkeits-, Farb- und Näherungssensor vorgestellt, der für den Betrieb hinter dunklem Glas optimiert wurde. Er steuert die selbstadaptierenden Displays in mobilen Geräten. In dem Modul TMD3782 sind ein Umgebungslichthelligkeits-, ein Farb- und ein Näherungssensor sowie eine Infrarot-LED und optische Linsen integriert – und in einem Gehäuse mit den Abmessungen von nur 3,9 x 2,4 x 1,4 mm³ untergebracht. Das Ganze kostet 1,45 Dollar (1000 Stück).

»Das Modul TMD3782 sieht Licht auf ähnlich wie das menschliche Auge, so dass sich Displayhelligkeit und – Farbe so einstellen, dass die mobilen Geräte unter allen Lichtbedingungen brillantere Farben aufs Display bringen. Die Benutzer empfinden das als sehr angenehm, und für die Hersteller der Geräte ist das ein wichtiges Werkzeug zur Kundenbindung«, sagt Glenn Lee, Senior Vice President und General Manager Optosensors & Lighting von ams.