TREND MEMS: Die Welt vermessen

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MEMS -Sensoren sind in Autos und Smartphones unverzichtbar. Aber damit nicht genug: Mit den mikroelektromechanischen Fühlern soll sich zukünftig im „Internet der Dinge“ alles mit allem vernetzen.

MEMS-Mikrophone waren und sind die Stars unter den mikroelektromechanischen Sensoren. Seit ihrer Taufe 2003 sah man keine vergleichbar umsatzstarke Innovation in dem Bereich. Allein in einem Smartphone wie dem iPhone 5 stecken drei von den MEMS-Winzlingen. Dazu kommen Handys, Notebooks, Tablets, Headsets, Hörgerate, Freisprecheinrichtungen bis hin zu akustische Sensoren zur Maschinenüberwachung.

Die MEMS-Wellen

Die erste Welle von MEMS-Sensoren schwappte allerdings schon in den 1980er und 1990er Jahren über die Automobilelektronik. So ist etwa das Herzstück des Elektronischen Stabilitäts-Programms ESP von Bosch ein Drehratensensor, der Drehbewegungen des Autos um seine Hochachse erfasst. In einem modernen Fahrzeug stecken heute bis zu 50 MEMS-Sensoren. Allein Bosch hat seitdem Produktionsstart 1995 mehr als vier Milliarden MEMS-Sensoren gefertigt und ist der einzige Anbieter, der Sensoren-Typen für so viele unterschiedliche Anwendungen vollständig selbst fertigt.

Yole Developement: Umsätze des MEMS-Markts nach Anwendungen 2013 - 2019
Yole Développement: Umsätze des MEMS-Markts nach Anwendungen 2013 – 2019

Der massenhafte Einsatz in Smartphones seit Beginn des 21. Jahrhunderts war die zweite große Welle mit MEMS-Mikrophonen, -Beschleunigungssensoren und -Gyroskopen.

Jetzt sehen Halbleiterhersteller weltweit im Kielwasser des Internets der Dinge eine weitere höchst lukrative MEMS-Welle auf sich zukommen. Die smarte Vernetzung aller Menschen und aller Objekte der Welt braucht nämlich eine Unmenge winziger, selbstversorgender Sensoren, die alle physikalische, chemische und biologische Messgrößen sammeln und drahtlos übertragen.

MEMS ist smart

Sensoren, Signalverarbeitung, Batterien und Sender sind mittlerweile auch als Einheit so klein, energiesparsam und günstig, dass sie milliardenfach eingesetzt werden können. Gleichzeitig sind Funknetze fast überall verfügbar. Somit sind MEMS die Schlüsseltechnologie für die Vernetzung von Dingen im Internet. Dafür müssen sie mit einem Funkchip, einer Batterie sowie Software-Intelligenz ausgestattet sein. Denn nicht Rohdaten sollen ins Internet übertragen werden, sondern nur die relevanten Informationen. Nicht nur im Smartphone, vielmehr in allem, was „smart“ ist, wird internetfähige Sensorik enthalten sein.

Bis dahin sind allerdings noch einige Schritte zu gehen, denn wir sprechen hier von Stückzahlen im Billionenbereich. Hier wird man wohl auf europäischer Seite eine Art Roadmap festlegen müssen. Schließlich haben wir mit Bosch – dem weltgrößten MEMS-Sensor-Anbieter und STMicroelectronics zwei der wichtigsten Player in der Branche.

Bosch MEMS Rasterelektronenmikroskop

Das Bild eines Rasterelektronenmikroskops zeigt die feinen geätzten Silizium-Strukturen eines Beschleunigungssensors von Bosch. Die langen, diagonal durch das Bild laufenden Silizium-Strukturen messen die Beschleunigung. Sie sind rund 500 Mikrometer lang und nur etwa 3 Mikrometer dick. Die Fühler des Insekts sind rund 500 Mikrometer lang.