Sensor+Test 2016 Analoge ASIC-Lösungen für Industrie, Smart Home und Medizin

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Durch den Zuwachs an Sensoren in Smartphones, Tablets oder Fitness Trackern finden sich ASIC-Designs in vielen Endprodukten. Der Hersteller AMS bietet langjährige Erfahrungen bei hochgradig performanten Analog-ICs und Sensoren.

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Wafer-Produktion bei ams: Die anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, kurz ASICs, kommen in der Industrie, dem Smart Home oder der Medizin zum Einsatz.
Wafer-Produktion bei ams: Die anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, kurz ASICs, kommen in der Industrie, dem Smart Home oder der Medizin zum Einsatz.
(Bild: ams)

Analog-ASICs spielen für die Produktentwicklung von Mobiltelefonen, im Smart Home sowie in der Medizintechnik eine wichtige Rolle. Ihre Architektur ist für eine spezifische Aufgabenstellung optimiert, sie arbeiten effizient und sind um einiges schneller als eine funktionsgleiche Umsetzung mit Software in einem Mikrocontroller. Dank ihres geringen Energiebedarfs sind sie ideal für den Einsatz in batterie- und akkubetriebenen Geräten. Der Analog-Markt ist weniger anfällig für die Höhen und Tiefen der Halbleiterindustrie. Denn für die Fabs, die den Massenmarkt mit High Density- und Low-Power Controllern bedienen, ist die hochspezialisierte Analog-Technik zu aufwendig und nicht profitabel genug. Dazu kommt, dass analoge ASICs mitunter über einen Zeitraum von zehn Jahren und länger produziert werden.

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Standardkomponenten für das ASIC-Design

Im ASIC-Umfeld nimmt ams eine Ausnahmestellung am Markt ein, denn das Unternehmen kann durch seine breit aufgestellte Struktur auch große Volumina bedienen. Gerade im Analogbereich werden kundenspezifische Lösungen entwickelt, die man so schlank wie möglich designt und dabei besonderen Fokus darauf legt, was das Design von dem des Mitbewerbers abhebt.

Typische Anwendungen, die von der ASIC-Sparte von ams bedient werden, finden sich in der industriellen Automation, in der Medizintechnik und im Smart Home. Zum Einsatz kommen dort Sensoren zur kapazitiven, induktiven oder resistiven Messung, und auch bei Durchfluss-, Temperatur- und optischen Sensoren verfügt der Hersteller über entsprechende Erfahrungen.

Seit der Übernahme des Sensorspezialisten acam Ende 2014 sind hochgenaue Low-Energy TDC-IPs hinzugekommen. Dazu kommt die zuletzt akquirierte Feuchtesensoren-Sparte von NXP sowie der Einkauf von CMOSIS, einem Anbieter von High-End-Area-Scan und Miniatur-CMOS-Bildsensoren im Jahr 2015. Aus diesem Grund sieht sich ams als „Sensor Solution Company“ und bietet seinen Kunden alle Standardkomponenten aus seinem Portfolio zum Einsatz für das ASIC-Design an.

Das ASIC-Design von ams setzt sich aus vier Elementen zusammen, die jeweils mit den IP-Blocks bestückt werden, die der Kunde für sein Produkt benötigt. Alle Sensoren, Prozessoren, das Energie-Management und die Kommunikationsschnittstellen sind bereits auf Größe, niedrigen Energieverbrauch und hohe Performance optimiert.

Für das Zusammenspiel aller IP-Blöcke optimieren die Experten die Sensorleistung, die Energieaufnahme sowie den Formfaktor nach Kundenwunsch. Die maßgeschneiderten ASICs sind im Vergleich zu einem Design mit Komponenten „von der Stange“ platzsparend. Hinzu kommen Techniken wie TSV (Through Silicon Via) und Packaging-Lösungen wie das Wafer Level Chip Scale Package – WLCSP, System in a Package – SIP oder Chip on Flex – CoF.

Niedriger Energieverbrauch ist entscheidend

Ultra-low power ist besonders für batteriebetriebene Anwendungen eine wichtige Eigenschaft. Mit Funktionen wie Wake up und Polling lässt sich der Stromverbrauch von ASICs so weit optimieren, dass die Produkte 10 Jahre und länger im Einsatz sein können, ohne dass ein Batterieaustausch notwendig ist. ams hat sehr viel in die Prozessentwicklung seiner MEMS-Mikrofonbausteine investiert, um ein extrem geringeres Rauschen zu erreichen, bei maximaler Performance. Das ams-Expertenteam arbeitet für seine Kunden an der optimalen Kombination für einen hohen Gütefaktor (FOM) und bietet ultrastabile Referenzen sowie Null Offset.

Der Einsatz von ASIC-Komponenten ist für hochspezialisierte Anwendungen prädestiniert, um damit Produkte zu realisieren, die es bisher noch nicht auf den Markt gegeben hat. „Ein integriertes ASIC-Design, bei dem alles nahtlos ineinandergreift, bietet mehr Möglichkeiten, sich zu differenzieren. Nur Anwendungen, die kompakter gebaut sind und exakter, schneller sowie stromsparender arbeiten als andere, haben heute auf dem Markt eine Chance“, bringt es Christian Feierl, Marketing Manager Industry and Medical bei ams, auf den Punkt. (heh)

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Sensor+Test 2016: Halle 1, Stand 537

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