Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) stellt ihre neuesten Technologieinnovationen auf dem MikroSystemTechnik Kongress 2019 in Berlin vor

28.10.2019

Auf dem MST Kongress vom 28. bis 30. Oktober im ESTREL Berlin stellen zehn FMD-Institute – acht Fraunhofer-Institute des Verbunds Mikroelektronik sowie die Leibniz-Institute FBH und IHP – ihre neuesten FuE-Lösungen vor. Neben den vielen Fachvorträgen in verschiedenen Sessions können sich die Kongressbesucherinnen und -besucher auf dem FMD-Gemeinschaftsstand die institutsübergreifende Expertise in Sensorsysteme, Optoelektronische Systeme sowie Microwave & Terahertz anschauen.

Als der größte standortübergreifende FuE-Zusammenschluss für die Mikro- / Nanoelektronik in Europa ermöglicht die FMD ihren Kunden erstmalig FuE-Dienstleistungen, Anwendungslösungen und neue Technologien in einem hohen technischen Reifegrad aus einer Hand. Eine deutschlandweit koordinierte technologische Expertise mit Lösungsansätzen in allen Bereichen der gesamten mikroelektronischen Innovationskette ist ein weiterer Vorteil für die FMD Kunden. Zudem besitzt die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland den größten Anlagenpool für technologieübergreifende Forschung und Entwicklung (von Silizium- und Verbindungshalbleiterbauelementen bis zur Systemintegration) – von der Material- und Prozessentwicklung bis zur kundenspezifischen Pilotherstellung. 

Zehn exemplarische Entwicklungen innerhalb der FMD vor Ort

© Fraunhofer IPMS
Minispektrometer zur Erkennung von Substanzen
© Fraunhofer IZM
Modulare Endoskopie-Kapsel zur Dünndarm-Diagnose
© Leibniz FBH
Kompakte und stabile Diodenlasermodule für quantenoptische Präzisionsexperimente

Kleinste Mikropumpe der Welt: Die Pumpe, die Forschende an der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörpertechnologien EMFT in München entwickelt haben, ist nur 3,5 mm x 3,5 mm klein und findet zusammen mit entsprechender Flusssensorik und Sicherheitsventilen Anwendung vor allem in der modernen Medizintechnik, beispielsweise für Nanoliter genaue Dosierung von Schmerz- oder Tumormedikamenten.  

Lebensmitteldetektiv im Smartphone – Minispektrometer erkennt Substanzen: Das Fraunhofer IPMS arbeitet an der Miniaturisierung des IR Spektrometers, das Substanzen mittels optischer Sensorik untersuchen kann. Mögliche Anwendungsfelder reichen von der Lebensmittelindustrie bis zur Arzneimittelsicherheit. Mittlerweile ist das miniaturisierte Spektrometer auch bereit für den Einsatz in Smartphones. Das Minispektrometer ist kleiner als ein Stück Würfelzucker und ist damit das vermutlich kleinste Exemplar weltweit.  

Evaluations-Kamera für IR-Imager und neue kompakte LiDAR-Kamera Owl: Die Evaluations-Kamera zeigt die Funktionsweise und Leistungsfähigkeit der digitalen IRFPA-Sensoren, die am Fraunhofer IMS entwickelt werden. Die Anwendungsfelder sind Automotive, Gebäudethermografie, Luft- und Raumfahrt und andere. Die neue kompakte LiDAR-Kamera Owl (Light Detection and Ranging) von dem FMD-Institut in Duisburg steht für schnelle und zuverlässige Entfernungsmessungen. Owl umfasst einen Dual-Line-Sensor, der auf der neuesten SPAD-Technologie (Single Photon Avalanche Diode) vor Ort basiert. Diese hochempfindlichen Fotodetektoren arbeiten zuverlässig bei extrem schlechten Lichtverhältnissen. Sogar ein einzelnes Photon kann in der Photodiode in ein bestimmtes elektrisches Signal umgewandelt werden.

Monitoringsysteme basierend auf Inertialsensorik: Fraunhofer ENAS präsentiert in einem Gemeinschaftsprojekt mit dem Fraunhofer IWU einen Werkstückträger mit integriertem Monitoring-System. Das System erfasst mit Hilfe von Drehraten- und Beschleunigungssensoren die Drehzahl des Werkstückes und dessen Position. Diese Daten helfen bei der Überwachung und Optimierung von Umform- oder Zerspannungsprozessen.  

Modulare Endoskopie-Kapsel zur Dünndarm-Diagnose: Größerer Bildausschnitt, schärfere Bilder und eine effizientere Bildauswertung – das verspricht eine vom Fraunhofer IZM entwickelte Endoskopie-Kapsel zur detaillierten Untersuchung des Dünndarms. Statt Tausende von Bildern zu erzeugen, reduziert die Endotrace-Kapsel die Anzahl der auswertbaren Daten um die Hälfte, was zu einer schnelleren Diagnose durch den Arzt führt.   

Vakuum-verkapselte MEMS-Scanner für kompakte und extrem dynamische zweiachsige Strahlablenksysteme: Die Einsatzgebiete dieser vom Fraunhofer ISIT entwickelten Systeme sind vielfältig: Displays für Augmented Reality, Head-Up-Displays, adaptive Scheinwerfer oder LIDAR-Systeme. Sehr große Scannerspiegel finden Einsatz in der Laser-Materialbearbeitung wie dem Laserschweißen und -schneiden.   

Piezoelektrisches Aluminiumnitrid für MEMS: Im Bereich optoelektronische Systeme nutzt das Fraunhofer ENAS piezoelektrisches Aluminiumnitrid als monolitisch integrierte Dünnfilmschicht für Sensoren und Aktuatoren. Als Beispiele zeigt das FMD-Institut aus Chemnitz ein- und zweiachsige piezoelektrische MOEMS mit einer hohen Spiegelauslenkung.  

Kompakte und stabile Diodenlasermodule für quantenoptische Präzisionsexperimente: Dank der einzigartigen Mikrointegrationstechnologie des Ferdinand-Braun-Instituts, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik sind die Module extrem robust und ideal für den Einsatz im Weltraum geeignet – ihre Leistungsfähigkeit haben sie dort bereits mehrfach unter Beweis gestellt. Die Lasermodule zeichnen sich durch Abmessungen von nur 130 x 80 x 25 mm³, eine geringe Masse von 750 g sowie exzellente Leistungsparameter aus: Ausgangsleistungen > 500 mW bei zugleich schmaler intrinsischer Linienbreite < 1 kHz werden erreicht.    

THz-Technologien für drahtlose Netze nach 5G: Immer höhere Datenraten bedingen die Nutzung neuer Frequenzbänder, da bei höheren Frequenzen die Bandreite und damit die verfügbare Datenkapazität steigt. Für die besonders schnelle Datenübertragung bis 400 Gbit/s präsentiert das Fraunhofer IAF ein Funkmodul mit Betriebsbandbreiten von 270 bis 330 GHz auf Basis von InGaAs-mHEMTs. Diese Technologie zeichnet sich durch hohe Ausgangsleistung und Effizienz aus. Weiterhin forscht das Fraunhofer IAF an Millimeterwellen-Datenlinks auf Basis von Galliumnitrid für ein leistungsstarkes, energiesparendes und kostengünstiges 5G-Mobilfunknetz.

Hybridintegrationsplattform für zuverlässige Hochfrequenz-Schaltkreise: Im Projekt HyTeck wird eine FOWLP (Fan-out wafer-level packaging) Technologie für Hochfrequenzapplikationen unter Verwendung der SiGe BiCMOS des IHP, Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik, und einer GaN Technologie entwickelt. Das FMD-Institut aus Frankfurt (Oder) stellt im Rahmen des Projekts seine SiGe BiCMOS Technologie und entwickelt eine Design-Plattform, um eine Chip-Package Co-Simulation möglich zu machen.

International konkurrenzfähiges, dezentrales Forschungsangebot

In der FMD kooperieren elf Institute des Fraunhofer-Verbunds Mikroelektronik sowie das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) und das Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP), um ihren Kunden einen umfassenden und einfacheren Zugang zu Spitzentechnologien zu ermöglichen.

Die vor zweieinhalb Jahren ins Leben gerufene FMD hat das Ziel, die Entwicklung, vor allem aber auch die Herstellung und Vermarktung mikroelektronischer Produkte in Deutschland zu fördern, um eine Abwanderung der Kompetenzen in andere Regionen zu verhindern.

Die Idee, Forschung und Entwicklung über mehrere Standorte hinweg erfolgreich zu betreiben, unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 350 Millionen Euro bis Ende 2020. Mit dieser Förderung möchte das BMBF die Innovationsfähigkeit der Halbleiter- und Elektronikindustrie in Deutschland und Europa im globalen Wettbewerb stärken und unterstützt das Vorhaben mit der größten Investition in Forschungsgeräte seit der Wiedervereinigung Deutschlands.