Nepatrní trpaslíci dobývají svět

Když se airbag otevře přesně a rychle, když se vůz ve smyku sám stabilizuje nebo když se displej smartphonu otáčí současně s pohybem, skrývají se za tím mikroelektromechanické systémy, zkráceně: MEMS.

S jejich křemíkovými strukturami uvnitř - někdy mnohokrát tenčími než lidský vlas - mohou převádět mikroskopické pohyby na elektrické signály, zpracovávat je jako informace a posílat je dál. Díky tomu jsou smyslovými orgány technického světa.

Na prahu nového tisíciletí položil Bosch základní kámen pro vedoucí postavení na trhu mezi producenty MEMS: V roce 1998 uvedla společnost na trh první křemíkový snímač rychlosti rotace MEMS, který byl použit v programu elektronické stabilizace (ESP®). Plošné použití tohoto asistenčního systému pro řidiče podle studií zachraňuje ročně více než 10 000 životů– a to také díky senzorům MEMS.

Oblast použití ESP® zpočátku pro Bosch určovala směr, takže výroba MEMS byla zaměřena na řešení pro automobilový průmysl. Cílem bylo dále vyvinout senzory tak, aby vydržely teploty v motorovém prostoru mezi minus 40 až 135°C a fungovaly při nepříznivém vnějším mechanickém a elektrickém rušení.

Tento příběh ukazuje, jak si společnost Bosch udržuje vedoucí postavení na trhu ve vysoce konkurenčním sektoru senzorů MEMS díky inovacím produktů i výrobních procesů. Jako jeden z mála světových výrobců nyní společnost Bosch pokrývá celý hodnotový řetězec. Ten zahrnuje vývoj procesů MEMS, design senzorů, vyhodnocovací obvody, balení a postupy testování, jakož i výrobu a prodej. Tato celková optimalizace umožnila dosažení vynikající kvality, miniaturizaci senzorů a vedla k dalším průlomovým inovacím.

Celkem pět procesů povrchové mikromechaniky vyvinutých společností Bosch nyní tvoří základní technologii výroby MEMS. Jedním z milníků byl „proces APSM“ (Advanced Porous Silicon Membrane) pro tlakové senzory. Vytváří přesně definovanou dutinu s vakuem pod monokrystalickou křemíkovou membránou - předpoklad pro vysoce přesné, malé a levné tlakové senzory.

Příběh MEMS inovací zdaleka nekončí. Po růstu v oblasti senzorů pro automobilový průmysl a spotřební elektroniku se ve třetí vlně objevily další možnosti rozvoje díky propojení senzorů prostřednictvím Internetu věcí (IoT).

Některé z těchto MEMS senzorů mohou zpracovávat svá data sami, a tím snižovat nejen přenos dat ve všech architekturách systému, ale - pokud jsou napájeny z baterií - také dobu přenosu a spotřebu energie. Důsledek: Vyšší energetická účinnost, menší přenos dat a jedna z nejdůležitějších výzev naší doby - vyšší bezpečnost dat.

Očekává se, že k uspokojení poptávky v budoucnu budou zapotřebí stovky miliard komponentů MEMS. Kromě velkého pole IoT jde také o automatizovanou jízdu, kde senzory MEMS umožňují vozidlu vlastní lokalizaci bez senzorů prostředí nebo GPS. Fungují pouze na základě informací o zrychlení a rychlosti otáčení.

Redundantní systémy jsou předpokladem bezpečné automatizované jízdy a senzory MEMS jsou opět klíčovými komponenty umožňujícími tuto formu mobility. Totéž platí pro rostoucí trh s drony a v budoucnu snad i pro autonomní létající taxíky, jejichž ovládání není bez senzorů MEMS možné.

Umělá inteligence (AI) také stále více proniká do těchto miniaturních senzorů. Senzory MEMS od společnosti Bosch se nyní mohou učit personalizovaná gesta, což přináší novou úroveň vývoje při práci s chytrými telefony (například při vytváření nových gest u osob se zdravotním postižením) nebo u krokoměrů (přizpůsobování se individuálním krokovým vzorům).

MEMS senzory a strojové učení se tak stávají další kapitolou velkého úspěchu.Oblast použití miniaturních produktů společnosti Bosch bude v budoucnu i nadále růst - na rozdíl od jejich velikosti.