Bosch - senzori MEMS | Bosch în România

Deși sunt microscopice, sistemele microelectromecanice (MEMS) sunt esențiale pentru mijloacele de transport și comunicare moderne și sigur vor continua să joace un rol important și în viitor. Povestea lor a început la mijlocul anilor '90, cu o invenție Bosch revoluționară.

Organe senzoriale sintetice

Deschiderea precisă și rapidă a unui airbag, recuperarea stabilității și tracțiunii unui autovehicul care a derapat sau rotirea ecranului unui smartphone înclinat sunt acțiuni declanșate cu ajutorul unui sistem microelectromecanic (senzor MEMS).

Structurile interne din siliciu ale acestor senzori, deseori mai mici de diametrul unui fir de păr, pot transforma mișcări microscopice în semnale electrice, pot prelucra această informație și o pot transmite. Dintr-un anumit punct vedere, aceștia pot fi considerați organele senzoriale ale lumii tehnice.

Succes

Descrierea imaginii: Structura de fagure a unui senzor cu trei canale care măsoară accelerația de-a lungul a trei axe

Încă din anii '70, instrumentele de dimensiuni reduse erau instalate pe dispozitive și utilaje, de exemplu, pentru calibrarea presiunii sau măsurarea ratelor de accelerație. Dar tehnologia senzorilor MEMS nu s-a dovedit a fi o reușită decât la mijlocul anilor '90, când Bosch a obținut un succes tehnologic. Gravarea cu ioni puternic reactivi (DRIE) a creat o structură asemănătoare unui fagure cu pereți laterali abrupți. De asemenea, a permis inginerilor să micșoreze senzorii în vederea reducerii costurilor și a îmbunătățirii preciziei. Bosch a permis concurenților să folosească procesul, dar invenția s-a dovedit a fi atât de strâns legată de inventatorul său, încât DRIE a devenit cunoscută drept „procesul Bosch”.

Pe măsură ce noul mileniu s-a apropiat, Bosch a stabilit bazele pentru obținerea poziției de lider pe piața producătorilor de MEMS. În 1998, compania a prezentat primul senzor de rotație MEMS din siliciu, destinat utilizării în programul ESP® pentru stabilitate electronică. Odată instalat ca echipament standard, acest sistem de asistență pentru șofer devine practic omniprezent. Studiile sugerează să astfel de sisteme salvează aproape 10.000 de vieți pe an, o mare parte din acest rezultat fiind atribuit senzorilor MEMS.

Aplicațiile ESP® au împins inițial tema de proiectare Bosch pentru MEMS către soluțiile pentru industria auto. Dorind să avanseze nivelul tehnologiei de vârf, inginerii din cadrul companiei au căutat să îmbunătățească abilitatea senzorilor de a funcționa la temperaturile din compartimentul motorului, de la -40 la 135 de grade Celsius, concomitent cu menținerea rezistenței la presiunea mecanică și interferențele electrice.

5 senzori MEMS

instalați în medie în fiecare autovehicul nou

Un braț robotic care scufundă o plăcuță semiconductoare într-o baie chimică.

Îndrăzneala se amortizează

Bosch a observat rapid potențialul în creștere al utilizării senzorilor MEMS pentru alte aplicații - în special pentru produsele de consum. În 2005, a înființat compania Bosch Sensortec GmbH pentru dezvoltarea acestui segment de activitate. Această mișcare a fost una curajoasă, deoarece piața dispozitivelor pentru divertisment are un apetit nestăvilit pentru produse noi. Pentru a ajunge lider de piață, compania a trebuit să crească pasul pentru îndeplinirea acestei cereri și să depună eforturi extreme pentru reducerea dimensiunii, greutății, consumului de energie electrică și costurilor. Iar curajul a dat rezultate. În prezent, Bosch produce peste patru milioane de senzori MEMS pe zi.

O plăcuță semiconductoare este încărcată într-un sistem de curățare prin spălare pentru o curățare preliminară.

O influență pozitivă

Produsele electronice de consum reprezintă în prezent cea mai mare felie din segmentul MEMS - 70% din senzorii MEMS produși de Bosch. Senzorii care cândva erau regăsiți numai în produse de top, sunt acum prezenți în cele mai simple pedometre folosite de persoanele care practică jogging pentru agrement. Eforturile Bosch pentru adaptarea cercetării și dezvoltării produselor electronice de consum au avut un impact pozitiv asupra inovațiilor companiei în domeniul auto. De exemple, un senzor de rotație ESP® de top este atât de sensibil încât poate detecta viteza de rotație a orarului unui ceasornic, o mișcare aproape imperceptibilă.

Inovație revoluționară

Această poveste ilustrează capacitatea Bosch de a-și apăra poziția de lider pe piața extrem de competitivă a senzorilor MEMS, prin inovație în ceea ce privește produsele și procesele de producție. Bosch este în prezent unul dintre puținii producători la nivel mondial care acoperă întregul lanț de valoare. Compania este responsabilă pentru dezvoltarea proceselor MEMS, proiectarea senzorilor, circuitele de evaluare, ambalarea și procedurile de testare. De asemenea, fabrică și comercializează produsele. Prin optimizarea întregului lanț, Bosch a putut miniaturiza senzorii și obține o calitate extraordinară, ducând la alte inovații revoluționare.

Cinci procese micromecanice de suprafață proiectate de Bosch asigură tehnologia care stă la baza producției de MEMS. Unul dintre acestea este etapa APSM (membrana din silicon poros avansat) pentru senzori de presiune. Acest proces creează o cavitate definită cu precizie, cu ajutorul vidului sub o membrană din silicon microcristalin - a condiție preliminară pentru senzorii de presiune cu ultra-precizie, dar dimensiuni reduse și eficienți din punct de vedere al costurilor.

Eficiența energetică și securitatea datelor

Povestea inovațiilor MEMS este departe de sfârșit. Mobilizarea inițială a creșterii segmentelor autovehiculelor și senzorilor pentru produse electronice de consum a fost urmată de un al treilea val de oportunități de dezvoltare. Internetul obiectelor (IoT) emergent a început să conducă cererea de senzori conectați. Unii dintre acești senzori pot prelucra date, reducând astfel traficul de date în toate arhitecturile de sisteme.

Iar dacă funcționează cu acumulator, aceștia pot reduce și timpul de transfer, dar și consumul de energie electrică. Eficiența energetică îmbunătățită și transferurile de date mai ușoare nu sunt singurele avantaje. Aceste progrese îmbunătățesc și securitatea datelor, una dintre cele mai mari provocări ale vremurilor noastre.

Peste 50% dintre smartphone-uri

sunt prevăzute cu senzori Bosch.

Dacă previziunile actuale sunt corecte, ...

... pentru acoperirea cererii viitoare va fi nevoie de sute de miliarde de dispozitive MEMS. IoT însuși creează o imensă piață. Iar pentru conducerea automată, autovehiculele vor avea nevoie de senzori MEMS pentru auto-localizare, bazată exclusiv pe date referitoare la accelerație și rotație, fără senzori spațiali și GPS.

Din vreme ce sistemele redundante reprezintă o condiție preliminară pentru conducerea automată sigură, senzorii MEMS devin din nou o componentă cheie care permite această formă de mobilitate. Același lucru se aplică în cazul dronelor, o altă piață cu creștere rapidă. Iar, în viitor, taxiurile zburătoare autonome nu se vor ridica de la sol fără ajutorul senzorilor MEMS.

Inteligența Artificială (IA) începe să avanseze către domeniul acestor senzori minusculi. Senzorii MEMS Bosch învață să interpreteze gesturile umane. Acest lucru pregătește terenul pentru noi progrese în domeniul utilității dispozitivelor. De exemplu, smartphone-urile pot învăța să răspundă la noi gesturi ale persoanelor cu dizabilități.

Iar pedometrele pot învăța să se adapteze la mersul unei persoane. Senzori MEMS și învățare automatizată - această pereche promite să fie următorul capitol al acestei povești de succes. În ciuda dimensiunii extrem de reduse, amploarea și impactul minunilor minuscule ale Bosch sigur vor crește.

Dwarf-urile de date conduc lumea