I sistemi microelettromeccanici (MEMS) rappresentano la vista e l’udito per veicoli e smartphone

I sistemi microelettromeccanici (MEMS) rappresentano la vista e l’udito, nonché ogni altro senso, dei dispositivi mobili moderni. Bosch utilizza questi minuscoli sensori hi-tech per insegnare alle autovetture e ai dispositivi elettronici moderni a rilevare l’ambiente circostante. Sviluppati inizialmente per i sistemi elettronici destinati al settore automotive, oggi questi componenti sono presenti in dispositivi quali smartphone, computer portatili e tablet, console per videogiochi e orologi sportivi. Molte delle più recenti funzioni per auto e dispositivi elettronici, inclusi il sistema elettronico di stabilità ESP e l’uso del “touch” anziché dei tasti per controllare lo smartphone, sarebbero impensabili senza questa tecnologia ultrasensibile.

Bosch fornisce sensori per un’ampia gamma di applicazioni nei settori elettronica di consumo e automotive. Questi componenti misurano la pressione, l’accelerazione, il moto rotatorio, la portata in massa e il campo magnetico terrestre. Bosch è sempre stata all’avanguardia per quanto riguarda la tecnologia MEMS ed è oggi il fornitore leader a livello globale in questo campo. Dall’avvio della produzione nel 1995, l’azienda ha fabbricato più di tre miliardi di sensori MEMS, registrando volumi di produzione sempre più elevati anno dopo anno. Bosch ha impiegato 13 anni per produrre il primo miliardo di sensori, altri tre anni per raggiungere i due miliardi e solo altri 18 mesi per varcare la soglia dei tre miliardi. Nel 2012, presso il modernissimo stabilimento di produzione di wafer con sede a Reutlingen sono stati fabbricati circa 600 milioni di sensori, ovvero 2,4 milioni per ogni giorno lavorativo.

“Il settore automotive e quello dell’elettronica di consumo non possono più fare a meno dei sensori MEMS. In futuro questi elementi rappresenteranno la vista e l’udito dei sistemi e degli oggetti connessi all’internet delle cose e dei servizi”, ha dichiarato Klaus Meder, Presidente della divisione Elettronica per Autoveicoli di Bosch.

Minuscoli sensori hi-tech per veicoli e smartphone
I sensori MEMS sono i componenti più piccoli prodotti da Bosch. Questi sensori di precisione, sviluppati inizialmente per i sistemi elettronici del settore automotive, vengono utilizzati nei veicoli fin dal 1995. Ad esempio, un sensore d’imbardata che registra il moto rotatorio del veicolo attorno all’asse verticale costituisce il fulcro del sistema ESP; inoltre, oggi ogni veicolo moderno è dotato di oltre 50 sensori. In ambito automotive, le caratteristiche fondamentali dei MEMS sono l’affidabilità e la robustezza. Le dimensioni e il consumo di energia sono fattori molto meno importanti. Ma la situazione è nettamente diversa quando si tratta di smartphone o di console per videogiochi; per tale motivo, nel corso degli anni, Bosch ha ridotto le dimensioni dei sensori a un cinquantesimo delle dimensioni originali. L’ultima generazione di questi sensori raggruppa numerose funzioni in un alloggiamento di pochi millimetri quadrati. Inoltre, il consumo di energia dei sensori è stato ridotto del 100%. Di tutti i fornitori presenti sul mercato, solo Bosch produce tipi di sensori diversi destinati a una così ampia gamma di applicazioni. L’azienda ha depositato complessivamente oltre 1.000 brevetti, a dimostrazione della sua forza innovativa.

Bosch Sensortec
Per rispondere in modo veloce e flessibile alle esigenze del mercato estremamente dinamico dell’elettronica di consumo, nel 2005 è stata fondata Bosch Sensortec GmbH con sede a Reutlingen. Recentemente questa consociata di Bosch ha introdotto sul mercato il primo sensore a 9 assi del mondo. Il BMX055 è in grado di misurare l’accelerazione, la velocità d’imbardata e il campo magnetico terrestre in tutte e tre le direzioni spaziali contemporaneamente ed è pertanto adatto per un’ampia gamma di potenziali applicazioni. Il sensore consente di individuare con precisione la localizzazione e la posizione spaziali di un dispositivo mobile, nonché il suo orientamento rispetto al campo magnetico terrestre, e può essere integrato anche nei dispositivi più piccoli.

Sensori MEMS – Aspetti tecnici
Gli ingegneri realizzano strutture di silicio incredibilmente sottili all’interno dei sensori, che si spostano di una frazione di micrometro quando l’alloggiamento viene mosso. Ciò ne altera le proprietà elettriche e tale cambiamento può essere misurato e convertito in un flusso di dati che indica, per esempio, a un telefono cellulare in che posizione si trova attualmente. Gli ingegneri di Bosch lavorano con dimensioni straordinariamente ridotte: un capello umano ha un diametro pari a 1/70.000 di millimetro (70 micrometri), mentre alcuni componenti dei sensori misurano solo 4 micrometri, ossia sono 17 volte più piccoli di un singolo capello.

Dal momento che i sensori micromeccanici producono segnali elettrici deboli, gli esperti hanno integrato ulteriori sistemi elettronici nell’alloggiamento del componente accanto al sensore o, talvolta, persino direttamente nello stesso chip. Questi rilevano il segnale debole, lo elaborano, lo amplificano e infine lo convertono in dati digitali. In tal modo i sensori MEMS possono fornire le misure direttamente alle centraline. Presto questi sensori di precisione saranno in grado di fare molto di più. Per esempio, potranno essere integrati negli indumenti per misurare la fre-quenza cardiaca, fungere da stazioni meteorologiche mobili, misurare la concentrazione di CO2 nell’aria e rilevare i movimenti consueti che si fanno quando si ripone il telefono cellulare in tasca in modo da spegnere il display.