Mit Sensor-Plattform zu IoT-Systemen der nächsten Generation

Für mit­tel­stän­di­sche Anbie­ter elek­tro­ni­scher Lösun­gen ist das “Inter­net der Din­ge” mit nahe­zu unüber­wind­li­chen Hür­den ver­bun­den. Denn für kon­kur­renz­fä­hi­ge Pro­duk­te der Zukunft fehlt ihnen der­zeit oft­mals der Zugang zu den Hoch­tech­no­lo­gi­en der Mikro­elek­tro­nik. Das will ein Ver­bund aus vier säch­si­schen Fraun­ho­fer-Insti­tu­ten mit Unter­stüt­zung von Kol­le­gen aus Ber­lin und Erlan­gen in den kom­men­den zwei Jah­ren grund­le­gend ändern. Gemein­sam mit dem Halb­lei­ter­her­stel­ler GLOBALFOUNDRIES Dres­den arbei­ten sie an einer “Bau­kas­ten­tech­no­lo­gie”, die dem Mit­tel­stand erst­mals eine ein­fa­che Nut­zung zukunfts­wei­sen­der Sys­tem­ar­chi­tek­tu­ren und Fer­ti­gungs­me­tho­den ermög­li­chen soll. Um dabei genau den Bedarf zu berück­sich­ti­gen, kön­nen Fir­men ihre Ide­en in die Umset­zung ein­brin­gen und die spä­te­re Lösung tes­ten.

 

Die tech­no­lo­gi­sche Ent­wick­lung der Mikro­elek­tro­nik ver­läuft immer rasan­ter, was gera­de den Mit­tel­stand als Inno­va­ti­ons­trei­ber vor erheb­li­che Her­aus­for­de­run­gen stellt. Beson­ders leis­tungs­fä­hi­ge Pro­duk­te, die genau auf die jewei­li­gen Anwen­dungs­fäl­le abge­stimmt sind, wer­den zur Stan­dard­an­for­de­rung vie­ler Kun­den. Sol­che “smar­ten” und ver­netz­ten Sys­te­me wer­den aber oft­mals nur in klei­ne­ren Stück­zah­len benö­tigt und erfor­dern hoch­in­te­grier­te tech­ni­sche Lösun­gen. Da hier­für kei­ne Stan­dard­halb­lei­ter ver­wen­det wer­den kön­nen, müs­sen auch mit­tel­stän­di­ge Unter­neh­men zukünf­tig spe­zia­li­sier­te Tech­no­lo­gi­en im Port­fo­lio haben. Aller­dings sind deren Ent­wick­lungs­kos­ten für vie­le zu hoch und die Ent­wick­lungs­zei­ten zu lang. Dane­ben erfor­dern Neue­run­gen in die­sem Umfeld auch Mit­ar­bei­ter mit detail­lier­tem Fach­wis­sen auf Spe­zi­al­ge­bie­ten der Elek­tro­nik sowie teu­re Ent­wurfs­soft­ware, über die klei­ne­re Fir­men oft­mals nicht in aus­rei­chen­der Form ver­fü­gen.

Des­halb för­dern der Frei­staat Sach­sen und die Euro­päi­sche Uni­on das For­schungs­pro­jekt USeP (Uni­ver­sel­le Sen­sor-Platt­form) im Rah­men des Euro­päi­schen Fonds für regio­na­le Ent­wick­lung (EFRE). Die betei­lig­ten Part­ner haben sich zum Ziel gesetzt, bis 2019 eine tech­no­lo­gi­sche Platt­form zu erar­bei­ten, mit der auch klei­ne­re Sys­tem­an­bie­ter den wach­sen­den Ent­wick­lungs- und Fer­ti­gungs­auf­wand für Elek­tro­nik der nächs­ten Gene­ra­ti­on schul­tern kön­nen. Nach Pro­jekt­ab­schluss soll dafür eine Fir­ma eta­bliert wer­den, über die Unter­neh­men die gewünsch­ten Modu­le inner­halb weni­ger Mona­te zu über­schau­ba­ren Kos­ten erhal­ten kön­nen. Neben GLOBALFOUNDRIES Dres­den arbei­ten meh­re­re Insti­tu­te der Fraun­ho­fer-Gesell­schaft an die­sem Ziel. Dazu gehö­ren die säch­si­schen Fraun­ho­fer-Insti­tu­te für Pho­to­ni­sche Mikro­sys­te­me IPMS und Elek­tro­ni­sche Nano­sys­te­me ENAS sowie die Insti­tuts­tei­le All Sili­con Sys­tem Inte­gra­ti­on ASSID des Fraun­ho­fer IZM und Ent­wick­lung Adap­ti­ver Sys­te­me EAS des Fraun­ho­fer IIS. Ergänzt wird ihre Kom­pe­tenz durch Erlan­ger sowie Ber­li­ner Kol­le­gen. Dar­über hin­aus kön­nen inter­es­sier­te Mit­tel­ständ­ler ihre Anfor­de­run­gen in das For­schungs­netz ein­brin­gen, den Inhalt von Demons­tra­to­ren mit­be­stim­men und die­se als Ers­te tes­ten. Die Gesamt­pro­jekt­lei­tung obliegt dem Fraun­ho­fer IIS/EAS.

Vor die­sem Hin­ter­grund ent­wi­ckeln die Pro­jekt­part­ner eine neu­ar­ti­ge Sen­sor-Platt­form, mit der zukünf­tig nach dem Bau­kas­ten­prin­zip ver­schie­dens­te inno­va­ti­ve Kom­po­nen­ten auto­ma­ti­siert gene­riert und zu einem Gesamt­sys­tem zusam­men­ge­fügt wer­den kön­nen. Dabei set­zen die Pro­jekt­part­ner auf eine zen­tra­le Steu­er- und Rechen­ein­heit mit zahl­rei­chen Schnitt­stel­len sowie auf eine brei­te Aus­wahl an gän­gi­gen und zukünf­ti­gen Sen­so­ren und Akto­ren. Neben der Sys­tem­ar­chi­tek­tur mit fle­xi­blen Bau­blö­cken bie­tet die Platt­form auch inno­va­ti­ve Lösun­gen für die Hard­ware- und IT-Sicher­heit. Im Ergeb­nis soll das Sen­sor-Modul mit den diver­sen Gestal­tungs­va­ri­an­ten hun­der­te ver­schie­de­ne Anwen­dungs­fäl­le abde­cken kön­nen.

Basis für die neu zu ent­wi­ckeln­de Platt­form wird die in Dres­den gefer­tig­te 22F­DX-Tech­no­lo­gie (Ful­ly Deple­ted SOI) von Glo­bal­foundries sein, die hoch­in­te­grier­te Chips mit beson­ders strom­spa­ren­den und kos­ten­güns­ti­gen Eigen­schaf­ten ermög­licht. Die Fraun­ho­fer-Insti­tu­te brin­gen in das Pro­jekt vor allem ihre Kom­pe­ten­zen für ein inno­va­ti­ves Packa­ging sowie ihr Know-how bei der Kon­zept­ent­wick­lung, dem Sys­tem­de­sign, der Sen­so­rik und Daten­über­tra­gung sowie bei Simu­la­ti­on und Test ein. Damit Unter­neh­men die neue Platt­form über einen mög­lichst lan­gen Zeit­raum nut­zen kön­nen, stellt USeP sicher, dass die Ergeb­nis­se auch auf die nächs­ten Tech­no­lo­gie-Gene­ra­tio­nen über­trag­bar sein wer­den.