Boschilta jo neljä miljardia MEMS-anturia – teknologia avainasemassa asioiden internetin kehittämisessä

• Mikroelektromekaaniset MEMS-anturit ovat välttämättömiä nykyajan autoissa ja älypuhelimissa. Tänä päivänä markkinan kasvua ohjaa asioiden internetin kehitys
• Joka toinen älypuhelin on varustettu Boschin MEMS-antureilla
• MEMS-komponenteissa on yhä suurempi määrä mitattavia muuttujia ja yhä enemmän älyä
• Maailman johtavalla toimittajalla Boschilla on yli 1 000 MEMS-teknologiaan liittyvää patenttia ja patenttihakemusta
• Vuonna 2013 yhtiön tehtaalla Reutlingenissa valmistettiin miljardi anturia – noin kolme miljoonaa anturia päivässä
• Jotkut MEMS-antureiden komponentit ovat kooltaan ainoastaan neljä mikrometriä eli 17 kertaa hiuksen halkaisijaa vähemmän

MEMS-anturit ovat välttämättömiä komponentteja moderneissa autoissa ja älypuhelimissa. Teknologisen kehityksen myötä nämä pienet anturit ovat aiempaakin älykkäämpiä, kompaktimpia ja energiatehokkaampia. MEMS-antureiden avulla myös yhä useamman laitteen tai asian voi kytkeä internetiin ja lisätä siten niiden käyttömukavuutta, turvallisuutta ja energiatehokkuutta.

MEMS-anturit mittaavat esimerkiksi painetta, kiihtyvyyttä, pyörimisliikettä, massavirtaa ja maan magneettikenttää, ja ne toimivat myös autojen ja älypuhelinten ”aisteina”. Ajoneuvoihin Bosch on valmistanut MEMS-antureita vuodesta 1995 lähtien. Nykyaikaisissa ajoneuvoissa on jopa 50 MEMS-anturia ja esimerkiksi kiertonopeuden tunnistava anturi on merkittävässä roolissa ajonvakautusjärjestelmässä.

Myös joka toinen älypuhelin on varustettu Boschin antureilla. Yhtiön Sensortec-kiihtyvyysanturien avulla älypuhelin tai tabletti tunnistaa, miten päin sitä pidellään, ja kääntää kuvan vastaavasti.  Boschin kokonaan omistaman tytäryhtiön Akustican pienenpieniä MEMS-mikrofoneja käytetään äänen ja puheen havaitsemiseen.

Bosch on toiminut MEMS-teknologian eturintamassa sen kehittämisestä lähtien ja on niiden varsin dynaamisen markkinan johtava toimittaja. Sen jälkeen kun antureiden valmistus alkoi vuonna 1995, yhtiö on valmistanut reilusti yli neljä miljardia MEMS-anturia. Viime vuonna yhtiön Reutlingenissa sijaitsevalla tehtaalla valmistettiin miljardi anturia – siis noin kolme miljoonaa anturia päivässä. Bosch on ainoa toimittaja, joka valmistaa antureita niin moniin erilaisiin sovelluksiin. Kaiken kaikkiaan Bosch omistaa yli 1 000 MEMS-teknologiaan liittyvää patenttia tai patenttihakemusta.

Asioiden internetin avainteknologia

MEMS-antureiden käyttö autoelektroniikassa aloitettiin vuonna 1980 ja ne yleistyivät 1990-luvun aikana. Toinen merkittävä läpimurto tapahtui 2000-luvun alussa, kun MEMS-anturit otettiin laajasti käyttöön älypuhelimissa. Asioiden internetin kehittyminen tulee olemaan seuraava merkittävä kehitysaskel.

MEMS-anturit ovat keskeisessä roolissa asioiden internetissä: teknologinen kehitys on tehnyt antureista, akuista ja lähettimistä niin pieniä, energiatehokkaita ja taloudellisia että niiden yhä laajamittaisempi käyttö on mahdollista.

Vuonna 2013 Bosch toi markkinoille anturin, joka raportoi kodin oven edessä tapahtuvan epäilyttävän liikehdinnän kodin omistajan älypuhelimeen. Tulevaisuudessa esimerkiksi ikkunat ohjaavat lämmitys- tai hälytysjärjestelmää huomaamattomien antureiden avulla, ja rannerenkaaseen upotettu anturi hälyttää apua, jos sen kantaja kaatuu. Web-pohjaisen anturitekniikan käyttö tulee toisin sanoen laajenemaan älypuhelimista kaikkiin älyä sisältäviin sovelluksiin.

Boschin pohjaakin tulevaisuuden kasvunsa pitkälti web-pohjaisten tuotteiden ja palveluiden kehittämiseen. Edukseen yhtiö lukee laajan teknologisen asiantuntemuksensa eri toimialoilta. Vuoden 2013 lopussa perustettu Bosch Connected Devices and Solutions GmbH toimittaa elektroniikkaa ja ohjelmisto-osaamista sellaisten sovellusten käyttöön, joilla eri laitteisiin tuodaan älyä ja joiden avulla ne liitetään internetiin.

MEMS-antureissa yhä enemmän älyä

MEMS-anturit voivat mitata entistä suurempia määriä eri muuttujia. Vuoden 2014 alussa Bosch Sensortec esitteli BME280 -anturin, joka mittaa samanaikaisesti sekä painetta, kosteutta että lämpötilaa. BME280 on kehitetty erityisesti älykoteihin, urheiluun ja ympäristön seurantaan liittyviä sovelluksia varten. Laite määrittää kosteuden sekunnissa, mikä on teollisuuden nopein vasteaika. Se mittaa myös lämpötilaa äärimmäisen tarkasti ja kuluttaa erittäin vähän energiaa.

Bosch on käynnistämässä myös kiihtyvyyttä, pyörimisliikettä ja maan magneettikenttää mittaavan anturin tuotannon. Älykäs anturi sisältää myös mikro-ohjaimen, jonka avulla lukemia voi arvioida. 

MEMS-antureiden mittasuhteet ovat uskomattoman pieniä. Jotkut komponentit ovat kooltaan ainoastaan neljä mikrometriä - 17 kertaa tavallisen hiuksen halkaisijaa vähemmän. Antureiden tuottamia sähköisiä signaaleja voidaan mitata ja muuttaa tietovirraksi. Koska signaalit itsessään ovat melko heikkoja, niiden yhteyteen on kehitetty komponentteja, jotka vahvistavat signaalia ja muuntavat sen digitaaliseksi dataksi. Näin anturit voivat toimittaa lukemia suoraan ohjausyksikköön.

Katso video MEMS-antureiden käytöstä