Fraunhofer-Institut für Elektronische Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFTUltraschall-MEMS (Mikro-Elektro-Mechanische Systeme) haben sich in den letzten Jahren schnell weiterentwickelt und neue potenzielle Märkte eröffnet, insbesondere in den Bereichen Medizin, Bildgebung und Automobil. Um eine gute Leistung des Ultraschallsystems in Bezug auf hohe Empfindlichkeit (RX und TX), geringes Rauschen, geringen Stromverbrauch und kleinen Flächenbedarf zu erreichen, bietet ein kundenspezifischer Application Specific Integrated Circuit (ASIC) einen effizienten Weg, um Signale von den MEMS-Geräten zu erzeugen und zu erfassen.
ASIC Entwicklung für Ultraschall-MEMS
Test PCB (printed circuit board) for an eight-channel ultrasonic transceiver chip
Die Schaltungsentwurfsgruppe des Fraunhofer EMFT ist auf ASIC Entwicklung für Ultraschall-MEMS spezialisiert. Die Kompetenzen beinhalten Entwurf, Charakterisierung und Prüfung von ASIC-Schnittstellen für kundenspezifische Ultraschall-MEMS, hauptsächlich werden CMUT (kapazitiver mikrobearbeiteter Ultraschallwandler) und PMUT (piezoelektrischer mikrobearbeiteter Ultraschallwandler) Bauelemente verwendet. Die Finite-Elemente-Methode (FEM) in Ansys ermöglicht es uns, die elektrischen Eigenschaften jeder MEMS-Komponente zu extrahieren, was für die Anbindung des maßgeschneiderten ASICs entscheidend ist. Dadurch können wir ein elektrisches Äquivalentmodell der MEMS-Komponente entwickeln, um das Ultraschallsystem durch Verilog-A/Verilog-AMS-basierte Simulationen eingehend zu analysieren und entsprechend die Designspezifikationen für den maßgeschneiderten ASIC abzuleiten.