Weihnachten digital: Deshalb schenken Deutsche am häufigsten Datenzwerge von Bosch

Reutlingen – Unter dem Weihnachtsbaum wird es auch dieses Jahr wieder piepsen, surren und funken: Denn mittlerweile schenken rund 70 Prozent aller Deutschen digital (Quelle: Bitkom). Egal ob Smartwatch, Spielekonsole oder natürlich Handy. Das heißt auch: Sehr oft wird dieses Jahr Bosch unter dem Weihnachtsbaum liegen – auch wenn das kaum einer ahnt. In mehr als jedem zweiten Smartphone weltweit steckt mindestens ein MEMS-Sensor von Bosch; im Durchschnitt fünf von ihnen in jedem neuen Auto. Dazu Abermillionen mehr in Drohnen, Spielekonsolen, Fitnessarmbändern und Staubsaugrobotern. Mehr als zehn Milliarden der Sensorzwerge hat Bosch seit 1995 in seiner Chip-Fabrik im 40 Kilometer südlich von Stuttgart gelegenen Reutlingen produziert. „MEMS-Sensoren sind die Bausteine der vernetzten Welt. Sie verleihen ganz alltäglichen Dingen eigene Sinne und verbinden sie mit dem Internet“, sagt Jens Fabrowsky, Mitglied des Bereichsvorstandes des Geschäftsbereichs Automotive Electronics der Robert Bosch GmbH. Mit dem Anstieg vernetzter Geräte – mehr als 20 Milliarden werden es laut Gartner bis 2020 weltweit sein – werden MEMS-Sensoren in Zukunft zu unverzichtbaren Superhelden im Chipformat.

MEMS-Sensoren vermessen die Welt und bringen elektronischen Systemen das Sehen, Fühlen und Riechen bei. So wird aus einem einfachen Mobiltelefon ein Smartphone, das wackelfreie Fotos macht und sowohl auf der Straße als auch in Gebäuden über mehrere Stockwerke hinweg navigiert.

Jens Fabrowsky, Mitglied des Bereichsvorstandes des Geschäftsbereichs Automotive Electronics der Robert Bosch GmbH

Zehn Milliarden Sinnesorgane

Kleiner als ein Stecknadelkopf, rechteckig oder quadratisch und zwischen einem und vier Millimetern hoch – so unscheinbar MEMS-Sensoren auf den ersten Blick auch daherkommen, in der vernetzten Welt sind diese Winzlinge die Stars und wahre Alleskönner. „MEMS-Sensoren vermessen die Welt und bringen elektronischen Systemen das Sehen, Fühlen und Riechen bei. So wird aus einem einfachen Mobiltelefon ein Smartphone, das wackelfreie Fotos macht und sowohl auf der Straße als auch in Gebäuden über mehrere Stockwerke hinweg navigiert“, erklärt Fabrowsky. Dank MEMS-Sensoren gleiten Drohnen sanft durch die Lüfte und lassen sich auch bei Wind präzise steuern. In Fitnessarmbändern und smarten Uhren zählen sie Schritte, Treppenstufen und Kalorien. Die feinen Sinne der Sensorzwerge messen neben Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit sogar die Qualität der Luft. Damit lassen sich Klima- und Lüftungssysteme in Räumen effizienter steuern oder bei längeren Besprechungen im Büro erinnert das Smartphone daran, für frische Luft zu sorgen. Die ersten MEMS-Sensoren wurden vor fast 25 Jahren aber nicht für smarte Haustechnik oder Unterhaltungselektronik entwickelt, sondern für Autos. Die feinfühligen Winzlinge versorgen die Steuergeräte des Fahrzeugs mit Daten, ob es gerade bremst oder beschleunigt und wohin es fährt. Mit diesen Informationen hält das Elektronische Stabilitätsprogramm ESP Autos, Trucks und selbst Motorräder sicher in der Spur und Navigationssysteme verlieren nie ihr Ziel aus den Augen – selbst, wenn das GPS-Signal kurz unterbrochen wird.

Was genau sind MEMS-Sensoren?

Mikroelektromechanische Systeme – kurz MEMS – sind eine Kombination aus Elektronik und Mechanik. Jeder MEMS-Sensor besteht aus winzigen Strukturen aus Silizium, die mit Hilfe eines speziellen Ätzprozesses auf einer Siliziumscheibe freigelegt werden. Betrachtet man beispielsweise einen Beschleunigungssensor unter dem Mikroskop, sehen diese Strukturen aus wie filigrane Kämme, die sich gegenüberliegen und ineinandergreifen. Diese feinen Kammstrukturen sind teilweise gerade einmal vier Mikrometer groß – das ist zehn Mal kleiner als das Bein einer Ameise. Beschleunigt oder bremst ein Auto, werden die Kämme zusammengeschoben. Dadurch verändert sich die elektrische Spannung zwischen den einzelnen Zinken und aus einer feinmechanischen Bewegung wird ein elektrisches Signal. Dieses wird ausgelesen und als digitaler Wert in einem Steuergerät weiterverarbeitet. Den hinter der MEMS-Technologie liegenden Fertigungsprozess hat Bosch vor fast 25 Jahren selbst entwickelt. Er bildet heute die Grundlage der bis zu 14 Wochen dauernden Herstellung, die aus mehreren hundert Einzelschritten besteht. Gefertigt wird unter höchsten Reinraumbedingungen, da bereits kleinste Teilchen in der Umgebungsluft die Produktion der winzigen Sensoren stören würde. Es darf nur ein Partikel mit einem Gewicht von einem halben Mikrogramm in einem Kubikfuß Luft sein – das sind rund 30 Liter. Das entspricht in etwa der Größe eines Kirschkerns im Bodensee.