Bosch: 5 Milliarden MEMS-Sensoren

Sie retten Leben, erhöhen den Fahrkomfort, helfen beim Energie sparen und sorgen für Unterhaltung. "MEMS-Sensoren sind eine Schlüsseltechnologie für die vernetzte Welt", sagt Dr. Dirk Hoheisel, Geschäftsführer der Robert Bosch GmbH. "Sie sind leistungsfähig, aber auch klein, robust, und in großen Stückzahlen sehr kostengünstig zu fertigen." Bosch hat im Werk Reutlingen nun den 5-milliardsten MEMS-Sensor produziert. MEMS steht für Mikro-Elektromechanisches System. Bosch hat den zugrunde liegenden Halbleiter-Fertigungsprozess selbst entwickelt und produziert die Sensoren seit 1995 in Großserie. "Seit 20 Jahren entwickeln wir die intelligente Technik für immer mehr Bereiche des Lebens weiter", so Hoheisel. Die ersten Varianten wurden im Kraftfahrzeug eingesetzt und ermittelten Druck und Beschleunigungen. Mittlerweile gehen 75% aller Sensoren in die Unterhaltungselektronik. "Jedes zweite Smartphone nutzt Sensorik von Bosch", so Hoheisel. Das Unternehmen ist weltweit führender Hersteller von MEMS-Sensoren.

Bosch – Pionier der MEMS-Technologie

Mit dem Start der Großserienfertigung 1995 legte Bosch den Grundstein für die moderne Technik. Das aktuelle Portfolio umfasst Beschleunigungs-, Drehraten-, Massenfluss-, Druck- und Umweltsensoren, sowie Mikrofone. Die erste Milliarde MEMS-Sensoren fertigte das Unternehmen in 13 Jahren. Inzwischen fertigt der Bosch-Geschäftsbereich Automotive Electronics die gleiche Menge in weniger als einem Jahr in der Produktionsstätte in Reutlingen bei Stuttgart. Das zeigt die immens steigende Nachfrage. Heute werden täglich mehr als 4 Millionen Sensoren gefertigt. Die kleinen Helfer sind im Durchschnitt zwischen einem und 4 mm dünn. Würde man die 5 Milliarden Bosch-Sensoren aufeinander stapeln, wäre der Turm rund 12.000 Kilometer hoch. Dieser Bosch-Sensorturm würde fast einmal durch die Erde reichen; deren Durchmesser beträgt 12.742 Kilometer.

Spielekonsole, Auto und Smartphone – alle verlangen MEMS-Sensoren

MEMS-Sensoren lassen sich vielfältig einsetzen. So erfasst der Sensor SMI700 Drehbewegungen, Querbeschleunigungen und die Neigung des Fahrzeugs. Er ist das Herzstück des Schleuderschutzes ESP, der das Auto in kritischen Situationen wesentlich sicherer in der Spur hält. Ein anderer Sensor, SMP480, sorgt für Laufruhe im Motor und optimiert darüber hinaus das Luft/Kraftstoff-Gemisch im Motor bei wechselnden Umgebungen. Der Kraftstoffverbrauch sinkt, das Abgas wird sauberer.

Bosch gründete 2005 die hundertprozentige Tochter Bosch Sensortec GmbH. Sie bietet eine Vielzahl von MEMS-Sensoren und Lösungen für Anwendungen im Bereich der Unterhaltungselektronik wie etwa Smartphones, Tablets oder Wearables. Zum Beispiel sorgen die IMU, sogenannte Inertial Measurement Units wie der BMI160, im Remote Controller von Spielekonsolen für den Spielspaß. Sie übertragen mit hoher Präzision und in Echtzeit die Bewegungen des Spielers. In Smartphones veranlassen Beschleunigungssensoren, dass sich die Anzeige auf dem Bildschirm beim Drehen des Handys anpasst. Anfang 2015 hat Bosch Sensortec mit den BME680 eine weitere Weltneuheit vorgestellt. Der Umweltsensor misst in einem Gehäuse Luftdruck, Feuchtigkeit, Umgebungstemperatur sowie erstmals die Luftqualität.

MEMS machen elektronikfreie Gegenstände intelligent

Die nächste große technologische Revolution hat bereits begonnen. In einer zunehmend vernetzen Welt lernen Dinge zu kommunizieren. MEMS-Sensoren sind hierfür eine wichtige Schlüsseltechnologie. Die 2013 gegründete Bosch Connected Devices and Solutions GmbH entwickelt und vermarktet vernetzte, sensorbasierte Geräte und maßgeschneiderte Lösungen für das Internet der Dinge. Intelligent programmiert und ausgestattet mit Mikrocontroller, MINIaturbatterie und winzigem Funkchip, können MEMS-Sensoren Messdaten verarbeiten und via Internet zum Beispiel auf das Smartphone des Nutzers schicken.

Winzig, intelligent, robust und energiesparend

Insbesondere für Smartphones, Tablets und Co. ist es wichtig, dass die Sensoren so klein wie möglich sind. Denn die Geräte sollen immer mehr können – es bleibt aber kaum Platz für die Technik. In der Unterhaltungselektronik sind MEMS-Sensoren weniger als einen Millimeter hoch. Manche Bestandteile im Sensorinneren messen gerade mal 4 Mikrometer (µm) – das ist 17 Mal weniger als ein menschliches Haar. Trotzdem sind die "Winzlinge" enorm leistungsfähig und robust. Zusätzlich müssen sie sehr energieeffizient sein. Ein Beschleunigungssensor für die Alarmanlage im Kraftfahrzeug muss beispielweise jederzeit funktionsbereit sein und gleichzeitig die Autobatterie möglichst wenig belasten. Genauso wichtig ist der geringe Energieverbrauch in der Unterhaltungselektronik, damit der Akku des Smartphones so lange wie möglich durchhält.