Nykyään antureita on kaikkialla - moottoreista ja teollisuuslaitteista matkapuhelimiin ja kodinkoneisiin. Niin nykypäivän kuin tulevaisuudenkin elektroniikka vaatii yhä pienempiä ja tehokkaampia komponentteja ja moduuleja. Luomalla kehittyneempiä ja vähemmän virtaa kuluttavia sähkömikromekaanisia järjestelmiä (MEMS), integroituja piirejä (IC) ja antureita, voimme lisätä elektronisiin laitteisiin täysin uusia toiminnallisuuksia.
Lyhyesti
VTT:llä on pitkä historia mikroelektroniikan tutkimuksessa ja kehityksessä.
PiezoMEMS mahdollistaa laitekehityksen uusilla sovellusaloilla.
Älykkäät reuna-anturit mahdollistavat tehokkaan tietojenkäsittelyn paikallisesti.
Jotta uudet laitteet ja sovellukset saadaan osaksia arkea ja yhteiskuntaa, huipputoiminnallisuudet voidaan pakata pienikokoisiin, vähän virtaa käyttäviin moduuleihin miniatyyrikokoisten järjestelmien avulla. Nämä tuovat uusia mahdollisuuksia esimerkiksi lääketieteeseen ja terveysteknologiaan sekä teollisuuden koneiden ja laitteiden kunnonvalvontaan.
VTT on luonut innovaatioita mikrosähkömekaanisten järjestelmien (MEMS) alalla jo yli 20 vuoden ajan Micronovan puhdastila- ja tuotekehitysympäristössä. Keskittymme kehittämään uusia antureita ja laitteita haastaviin sovelluksiin, aloilla kuten
- viestintä
- terveysteknologia
- liikenne
- ympäristön seuranta
PiezoMEMS on tulevaisuuden teknologia
Osaamisemme erityinen kärki on (Sc)ALN:iin perustuvien pietsosähköisten ohutkalvojen prosessi- ja sovelluskehitys. Panostamme muunmuassa ohutkalvojenvalmistustekniikkan ja ominaisuuksien tutkimukseen ja kehittämiseen. Lisäksi kehitämme PiezoMEMSiin perustuvia komponentteja ja laitteita moniin edistyksellisiin sovelluksiin:
- Akustisia suodattimia (BAW, SAW, FBAR) tarvitaan yhä enemmän nykyaikaisessa radiotaajuusviestinnässä, mukaan lukien 5G ja 6G.
- Ultraäänianturit, erityisesti kun ne on konfiguroitu matriisimuotoon, ovat hyödyksi eri aloilla lääketieteestä ja terveysteknologiasta (kaasu, nestevirtauksen mittaus, elintärkeiden toimintojen seuranta ja kudoskuvantaminen) kaupunkien infrastruktuurin ylläpitoon (LVI-ratkaisut ja älykäs veden seuranta).
- PiezoMEMS-teknologia tuo edistysaskeleita inertia-anturoinnissa, säteen ohjauksessa. Esimerkiksi LIDAR-sovelluksissa voidaan soveltaa dynaamisesti ohjattuja mikropeilejä. PiezoMEMS-antureita voidaan käyttää myös biosensoreissa analyyttien ja virusten havaitsemiseen.
Kunnonvalvonta akustisilla MEMS-antureilla
Tärkeä kehityskohde on koneiden ja laitteiden kunnonvalvonta teollisessa valmistuksessa, sähkönjakelussa ja muissa sovelluksissa. Havaitsemalla muutokset laitteiden äänispektrissä voimme havaita varhaisia kulumisen merkkejä ja huoltaa laitteiston ajoissa. Näin voidaan ja välttyä vikojen aiheuttamilta vakavilta häiriöiltä tuotannossa. Olemme VTT:llä kehittäneet MEMS-anturin, joka voidaan sovittaa erilaisiin taajuusalueisiin ja sovellusympäristöihin. Ultraääniantureita voidaan käyttää myös rikkomattomassa testauksessa (NDT).
Optinen MEMS kaasun havaitsemiseen ja spektroskopiaan
Asiantuntijamme kehittävät ohutkalvoprosesseja ja -komponentteja MEMS-pohjaisiin Fabry-Perot-interferometreihin (FPI). Näiden ansiosta voimme rakentaa kämmenen kokoisia laboratoriovälineitä. Fabry-Perot Interferometria käytetään optisena, säädettävänä kaistanpäästösuodattimena esimerkiksi kaasun havaitsemisessa ja spektroskopiassa.
Uudet pinta-MEMS-paineanturit
Olemme olleet mukana painemittausalalla jo vuosikymmeniä, mistä kiitos kuuluu ohutkalvojen vahvalle asiantuntemuksellemme ja niiden käytölle mikromekaanisten rakenteiden kanssa. Pinta-MEMS-pohjaiset absoluuttiset ja paine-eroanturit ja anturimatriisit voidaan räätälöidä, ja niitä voidaan käyttää hyvinkin tavallisissa sovelluksissa.
Integroidut piirit (IC) MEMS-anturien lukemista varten
Integroimme MEMS-laitteet toiminnallisiin mikromoduuleihin ja älykkäisiin reuna-anturijärjestelmiin. Tarvittaessa suunnittelemme sovelluskohtaisen integroidun piirin (ASIC) tai analogisen lukuelektroniikan MEMS-anturille. Integroitu lukuelektroniikka takaa pienimmän mahdollisen koon, alhaisen virrankulutuksen ja parhaan herkkyyden.
Neuroverkot tehostavat reunalaskentaa
Sähköiset järjestelmät ovat vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa antureiden avulla, jotka sitovat fyysisen ympäristömme digitaaliseen maailmaan. Kun anturien määrä on kasvanut, ja mittausdatan tulkinnasta on tullut monimutkainen prosessi. Kohtaamme haasteita virrankulutuksessa ja tiedonsiirtokapasiteetissa anturisoluista pilvipalveluihin. Paikallinen tietojenkäsittely reunalaskennan ja neuroverkkojen kautta pienentää anturisolunvirrankulutusta. Yhdistämme antureita ja laitteistopohjaisia analogisia hermoverkkoja, minkä avulla saavutetaan erinomainen tietojenkäsittelyn ja energiatehokkuuden suorituskyky.
Mikroelektroniikkaan liittyvä tarjontamme
VTT tarjoaa MEMS-mikromoduuleihin, ASIC:iin, reunalaskentaan, IoT-anturiverkostoihin ja muihin mikroelektroniikkaan kuuluviin tutkimusaloihin liittyviä t&k-palveluita. Olemme kumppaninasi perustutkimuksesta ja toteutettavuustutkimuksista aina konseptiin, prototyyppiin ja pienimuotoisen valmistukseen asti.
