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Nr 15 2022 www markttechnik de 21 Universelle Sensor-Plattform Flexibel konfigurierbare Sensor-SiPs In Deutschland beschäftigen sich verschiedene Fraunhofer-Institute mit Systems in Package und haben unter anderem die »Universelle Sensor-Plattform« entwickelt auf deren Basis Sensry jetzt Sensor-SiP-Plattformen anbietet An der Entwicklung der »Universellen Sensor-Plattform« kurz USeP waren mehrere Fraunhofer-Institute ISS IZM IPMS und ENAS sowie GlobalFoundries beteiligt Die USeP ist in zwei Teile gegliedert Der erste enthält grundlegende Elemente wie Prozessoren Speicher und Power Management und wird vorproduziert Im zweiten Teil werden individuell auswählbare Sensoren integriert »Dieses Konzept richtet sich speziell an kleine und mittelständische Unternehmen Es verkürzt die Design-Zeit beschleunigt die Time to Market und verspricht einen deutlichen Marktvorsprung« so Karl-Friedrich Becker Denn die KMUs können basierend auf der Plattform ihre individuelle Konfiguration definieren und schnell in Prototypen und die Volumenfertigung bringen Das USeP-Konzept deckt die gesamte Herstellungskette ab von der hochdichten Mehrlagenverdrahtung einschließlich der erforderlichen Durchkontaktierungen und Kontaktflächen zur Aufnahme hochpoliger Chips und integrierter passiver Komponenten über Wafer Molding sowie die Herstellung von Verdrahtungsund Kontaktstrukturen auf der Package-Oberseite der SMD-Montage von Sensoren und Aktoren bis hin zum Wafer Level Balling sowie der physikalischen Charakterisierung der Aufbauten Eine Voraussetzung dafür ist das am Fraunhofer IZM-ASSID entwickelte Fanout Wafer Level Package mit RDL First Chip Last für das Sensorsystem Edge-AI-Sensor-Plattform Als das öffentlich geförderte USeP-Projekt abgeschlossen war hat die in Dresden ansässige Sensry die Plattform lizenziert Auf dieser Basis hat Sensry die »Edge-AI-Sensor-Plattform« vom Typ Ganymed aufgebaut Folgende Elemente sind enthalten ein RISC-V-Cluster mit neun Kernen gefertigt im 22FDX-Prozess von GlobalFoundries 4 MB RAM und 1 MB MRAM digitale und analoge Schnittstellen CAN-FDund Ethernet-TSN-Kern eine Vielzahl von Sensoren die integriert werden können dem Anwendungszweck anpassbare Packageon-Package-Peripheriekomponenten ein SDK sowie Anwendungsbeispiele Auf dem speziellen 3D-SiP können auf der Oberseite des Systems zusätzliche ICs und Komponenten aufgebracht werden Sie eignen sich für den Einsatz in leistungshungrigen IIoT-Umgebungen für die Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung So findet ein Ganymed-Sensor der mit einem Mikrofon ausgestattet ist in der Halbleiterfertigung bei Globalfoundries Einsatz Und zwar überwacht Ganymed Ventile die die Sauerstoffzufuhr zu den Prozessen in verschiedenen Maschinen regeln Die Leitungen und Ventile sind mit Kunststoff ausgekleidet doch entstehen immer wieder Partikel die die Ventile beeinträchtigen oder ganz ausfallen lassen wovon dann immer gleich mehrere Maschinen betroffen sind Dazu wurde ein neuronales Netz entwickelt sodass der Sensor jetzt »hören« kann dass das Ventil demnächst ausfallen wird Wartungsmaßnahmen können so geplant Ausfallzeiten reduziert und Kosten gesenkt werden Dazu arbeitet Sensry mit der in Dresden ansässigen MST Micro Systems Technologies zusammen wobei Sensry seinen Baukasten für die Entwicklung universeller Sensorplattformen einbringt MST steuert das Knowhow und die Serviceleistungen im Bereich der Aufbauund Verbindungstechnik bei also die fortschrittlichen Packaging-Techniken »Weil wir darauf spezialisiert sind kundenspezifische Lösungen mit mehreren verschiedenen Sensoren unterschiedlichen Kommunikationskonzepten in geringen Baugrößen auf der Basis modernster Technologien zu entwickeln ist die MST-Gruppe eine perfekte Ergänzung unseres Fertigungsnetzwerks« sagte Konrad Herre CEO von Sensry zu Beginn der Kooperation im Januar 2021 Wie Herre erklärt war USeP sogar die eigentliche Idee hinter der Gründung von Sensry eine universelle Hardwareplattform bereitzustellen die zahlreiche anpassbare Sensorkonfigurationen Kommunikationsschnittstellen und Energiemanagementoptionen mit einem integrierten IoT-Mikrocontroller in einem einzigen monolithischen größenoptimierten Modul ermöglicht Die erste Plattform die daraus hervorging war »Kallisto« die auf einem Arm Cortex-M4 basiert und 0 5 MB RAM enthält »Die Kallisto-Produkte sind unser Arbeitspferde« so Herre Sie lassen sich in einem weiten Bereich von Anwendungen einsetzen von der Industrie über Wearables Gesundheit Sport Fitness und IoT im Allgemeinen beispielsweise im Smart Home für die Präsenzüberwachung Kunden und Konkurrenz Im Wettbewerbsumfeld für Sensry gibt es einmal die Anbieter von Datenservices Sie betreuen Tausende von Sensoren ihrer Kunden im Feld und verlangen nach Anzahl und jeweiliger Betriebsdauer eine monatliche Gebühr Die Anwender haben den Vorteil dass sie sich nicht um die Cloud kümmern müssen Mit diesem Softwareasa-Service-Geschäftsmodell können die Anbieter der Datenservices die Hardware sehr kostengünstig anbieten Allerdings sehen sie es als Aufgabe ihrer Kunden an ihnen die Daten in der geeigneten Form zu liefern die Kunden halten wiederum Ausschau nach passenden Sensoren Das ist im Fall der USePbasierten Systeme Teil der Aufgaben von Sensry Außerdem gibt es die Embedded-Anbieter die oft wenig Erfahrung mit Sensoren haben aber möglichst schnell ein komplettes IoT-System für ihre Kunden entwickeln wollen Aus diesem Sektor bekommt Sensry Anfragen passende Sensoren zu konfigurieren die dann als White-Label-Produkte zur Verfügung gestellt werden sollen ha ■