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Nanusens' Technik baut Sensorstrukturen in Chips auf

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Intelligente Geräte, einschließlich tragbarer Elektronik und Internet of Things (IoT)-Technologie, könnten dank einer neuen Produktionstechnik von Nanusens mit mehr Sensoren und größeren Batterien ausgestattet werden.

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Mikro-Elektromechanische Systeme (MEMS) sind eine wichtige Komponente in den meisten elektronischen Geräten, da sie die Sensorfunktionen bieten, die die Technologie intelligent machen.

Da jedoch jedes MEMS-Sensordesign einzigartig ist, benötigt jedes einzelne seinen eigenen, speziell entwickelten Herstellungsprozess, was es schwierig macht, schnell auf Großserien umzustellen.

Jetzt hat Nanusens mit Sitz in London eine Technik entwickelt, um den gleichen Standardproduktionsprozess wie bei der Herstellung von Elektronikchips, den so genannten Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS)-Prozess, zum Bau von MEMs-Sensoren einzusetzen.

Auf diese Weise können die Geräte in jeder Produktionsstätte in großen Mengen hergestellt werden, so Dr. Josep Montanyà, CEO von Nanusens.

Beim CMOS-Prozess wird Siliziumdioxid weggeätzt, um die mechanische Struktur zu erzeugen. Im neuen MEMS-Prozess können diese Strukturen nanoskalige bewegliche Teile wie Federn beinhalten, die den Sensor bilden.

"Du brauchst einen leeren Raum, um die Bewegung[des MEMS-Gerätes] zu ermöglichen", sagte Montanyà. "Also ätzen wir das Siliziumdioxid sehr schnell weg und lassen das Metall zurück. Auf diese Weise erzeugen wir die Leerräume, die wir brauchen, damit sich das Metall bewegen kann", sagte er.

Der Einsatz des CMOS-Prozesses ermöglicht es Nanusens auch, das Moore'sche Gesetz der Elektronik zu nutzen, d.h. sie können kleinere, nanoskalige Sensorbauteile bauen. Bestehende MEMS-Bauelemente sind dagegen typischerweise einen Mikron oder größer.

Die nanoskaligen MEMS- oder NEMS-Strukturen können auf dem gleichen Chip aufgebaut werden, den die Elektronik benötigt, um sie zu steuern, wobei das gesamte Gehäuse nur 1 mm3 groß ist. Im Gegensatz dazu sind Gehäuse, die aus Chips mit herkömmlichen MEMS-Strukturen und einem separaten Chip für die Steuerelektronik bestehen, typischerweise etwa 4mm3 groß.

Die Technologie wird wahrscheinlich zunächst auf Ohrhörer angewendet, wo sie Platz für größere Batterien mit verbesserter Lebensdauer schaffen werden. Es könnte auch in Smartphones und tragbaren Geräten verwendet werden.

Das Unternehmen geht jedoch davon aus, dass die Sensoren letztendlich die größten Auswirkungen auf das IoT haben werden, das bisher durch den Mangel an billigen, massenproduzierten MEMS-Sensoren begrenzt war, sagte Montanyà.

"In gewisser Weise ist unsere Technologie ein Wegbereiter für den massiven Einsatz von IoT", sagte er. "Weil die Idee des IoT ist, dass es überall ist, also muss die Technologie sehr klein und sehr kostengünstig sein, und man muss sie in großen Mengen produzieren können."