NEWSLETTER AUSGABE 2 | MAI 2005

ÿ SINNESORGANE FÜR DAS AUTO Sensoren lassen das Fahrzeug „fühlen“

ÿ STRATEGIE Mittelfristige Produktionsstandort-Planung

ÿ PRODUKTE Ko-integrierter Drucksensor E777.01

ÿ ELMOS-TECHNOLOGIEN Mixed-Signal

2

Spezialisten ELMOS Advanced Packaging (ehemals eurasem in den Niederlanden) im Jahr 2001 sind wir in der Lage, unsere Kernkom-petenz bei der Entwicklung und Produktion von ASICs sinnvoll zu ergänzen. Diese ASICplus genannte Strategie haben wir seitdem fruchtbar umgesetzt.

Beispiele dafür sind der Neigungswinkel-, Beschleunigungs- oder Drehratensensor. Erstgenannte Produkte präsentieren wir Ihnen in dieser Ausgabe des Newsletters. Zudem wagen wir einen Blick in die Zukunft für sinnvolle Einsatzfelder der Sensortechnologie im Auto-mobil. Denn die neuen Möglichkeiten von ASICplus können unseren Kunden den entscheidenden Vorteil am Markt bringen.

Dr. Klaus WeyerVorstandsvorsitzender

die innovativen Produkte der vergangenen zwanzig Jahre waren erst der Anfang für die Elektronik im Automobil. In den kommenden Jah-ren werden viele weitere ideenreiche Verbesserungen die Elektronik entscheidende Schritte nach vorn bringen.

Ein erfolgreiches Beispiel dafür ist die Fahrspurerkennung von Cit-roën. Ein ELMOS-Chip erkennt in dem System, wenn der Fahrer un-beabsichtigt die Fahrspur verlässt und warnt ihn durch einen Vib-rationsalarm. Dieser Forschritt wurde von der Auto-Bild-Gruppe als beste technische Innovation 2004 prämiert.

Doch die Fahrspurerkennung ist erst der Anfang einer neuen Ge-neration von vielen, weiteren Verbesserungen bei den Fahrerassis-tenzsystemen. Neben dem Gebiet der Assistenzsysteme werden in den nächsten Jahren die Vernetzung im Automobil und die sinnvolle Kombination von Elektronik und Mechanik weiter vorangetrieben. Dabei steht immer der Kunde für uns im Mittelpunkt – dem wir maßgeschneiderte Lösungen anbieten können.

Eine Vielzahl der neuen Produkte wird erst durch die Kombination von ASIC, Sensor und funktionalem Package in einem Subsystem möglich. Denn die Verbindung verringert die Schnittstellen zwi-schen den einzelnen Elementen und liefert unseren Kunden die op-timale Lösung aus einer Hand. Dafür haben wir unsere Kompetenzen in den vergangenen Jahren erheblich erweitert. Durch den Kauf des Sensor-Pioniers Silicon Microstructures (SMI/USA) und des Package-

EDITORIAL

INHALT

EDITORIAL ÿ 2

TITELSTORY Sinnesorgane fürs Auto: Sensoren lassen das Fahrzeug „fühlen“ ÿ 3

STRATEGIE Mittelfristige Produktionsstandort-Planung bei ELMOS ÿ 6

Entwicklungs- und Vertriebsgemeinschaft bei ELMOS ÿ 7

SERIE ELMOS-Technologien, Teil 2: Mixed-Signal-Technologie ÿ 10

NEWS ÿ 12

† KNUT HINRICHS ERLAG SCHWERER KRANKHEIT

Knut Hinrichs, ehemaliger Vorstandsvorsitzender, ist im Alter von 61 Jahren am 01. März 2005 nach schwerer Krankheit ver-storben. „Wir bewundern seinen Lebenswillen und danken ihm für seine stets aufopfernde und inspirierende Arbeit. Fast 20 Jah-re lang hat er die Geschicke des Unternehmens entscheidend ge-prägt. Sein Wirken hat tiefe Spuren hinterlassen und wird uns als Orientierung bleiben. Sein Beitrag zur Entwicklung des Un-ternehmens kann nicht hoch genug eingeschätzt werden“, so die Vorstandsmitglieder Dr. Klaus Weyer, Dr. Peter Thoma und Rein-hard Senf in einer gemeinsamen Erklärung. Die Aufgaben des Vorsitzenden werden mit sofortiger Wirkung von Vorstandsmit-glied und Gründer Dr. Klaus Weyer übernommen.

PRODUKTE Ko-integrierter Drucksensor E777.01 ÿ 8

Neigungswinkelsensor 777.04 ÿ 9

ELMOS NEWSLETTER 05 | 2005 3

Die Vision eines sensitiven Autos wird in einigen Jahren zur Realität. Schon heute ermöglichen intelligente Sensorsysteme Funktionen, die das Fahren erleichtern und die Fahrleistung optimieren. Dabei übernehmen verschiedene Sensoren Aufgaben, die mit denen der Sinnesorgane des Menschen vergleichbar sind. Beispiel: Ein Sensor erkennt, wenn es dunkel wird und schaltet automatisch das Licht ein. Doch nur ein optimiertes System aus Sensor, Auswerteelektro-nik und spezieller Verpackung stellt die Lösung dar, die der Markt benötigt.

Unter dem Begriff der Sinnesorgane für das Fahrzeug wird im All-gemeinen die Erfassung von Winkel, Drehzahl, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Vibration, Druck, Durchfluss, Gaskonzentration, Temperatur und weiteren physikalischen Einflussgrößen verstan-den. Insbesondere zwei große Einsatzgebiete für die Messung und Auswertung der Sensor-Daten haben sich in den vergangenen Jah-ren immer mehr durchgesetzt: Fahrerassistenzsysteme und mecha-tronische Systeme.

WACHSTUMSMARKT FAHRERASSISTENZ

Das Fahrerassistenzsystem ist eines der stärksten Wachstumsmärk-te und die nächste Stufe auf dem Weg, das Fahren noch sicherer und einfacher zu gestalten. Dabei soll die Elektronik die menschlichen Schwächen, wie zu lange Reaktionszeiten oder Ermüdung, kompen-sieren. So kann der Fahrer sich auf das konzentrieren, was wichtig ist, das Fahren und den stetig zunehmenden Verkehr. Dies wird nur durch den Einsatz von Sensoren möglich. Existierende Beispiele da-für sind:

ÿ Der Regensensor schaltet den Scheibenwischer nach Bedarf au-tomatisch ein und aus

ÿ Der Tote-Winkel-Sensor warnt den Fahrer, falls er Gefahr läuft, ein Fahrzeug im toten Winkel zu übersehen.

ÿ Die Seitenabstandmessung kontrolliert auf beiden Seiten des Fahrzeugs, ob ein Mindestabstand unterschritten wird.

ÿ Die Einparkhilfe gibt eine Hilfestellung durch akustische Signale beim Zurücksetzen des Fahrzeugs in eine Parklücke.

Neben der Fahrerassistenz ermöglichen mechatronische Systeme und ihre integrierten Sensoren, neue Optionen für die Erhöhung der Sicherheit und Senkung des Kraftstoffverbrauchs. Es wird intensiv an der Entwicklung einer elektrischen bzw. elektrisch unterstützten Bremse gearbeitet (brake-by-wire). Durch diese können entschei-dende Millisekunden bei einer Notbremsung gewonnen und durch den verkürzten Bremsweg Leben gerettet werden. Zusammen mit den schon sehr weit entwickelten Komponenten zur Fahrstabilisie-rung (ESP) entstehen so neuartige Systeme, die aktive und passive Sicherheit verbinden. Auch bei dem Kraftstoffverbrauch können kombinierte Systeme positive Auswirkungen haben. Die Systeme werden beispielsweise bedarfsgerecht an- und ausgeschaltet.

ÿ Sinnesorgane für das Auto: Sensoren lassen das Fahrzeug „fühlen“

Doch durch welchen technischen Ablauf kann das Fahrzeug seine Umgebung wahrnehmen? Sensoren setzen physikalische oder che-mische Größen unter Berücksichtigung von Störgrößen in eine elek-trische Größe um. Was sich auf den ersten Blick kompliziert anhört, sieht in Realität beispielsweise folgendermaßen aus: Ein Sensor im hinteren Stoßfänger misst beim Einlegen des Rückwartsgangs den Abstand zum nächsten Objekt. Diese Messung wird durch Störsig-nale beeinträchtigt, etwa durch ein herunterfallendes Blatt. Diese Daten werden in ein elektronisches Ausgangssignal an eine Aus-werteelektronik weitergegeben. Diese Auswerteelektronik gibt un-ter Beachtung möglicher Störsignale, eine Warnmeldung falls das Auto zu nah an ein Objekt heranfährt. Der Fahrer bemerkt dies so-mit durch akustische und optische Signal im Cockpit.

ZEITLEISTE SENSOREN

OPTISCHE SENSOREN

BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN

ERSTE DRUCKSENSOREN

ERSTE SENSOR-TECHNOLOGIEN

ELMOS ERZEUGNISSE IN SENSOR APPLIKATIONEN

ÿ HALIOS® Produktfamilie (Schalter, µ-Maus, etc.)ÿ Regen- Tunnel- Lichtsensorÿ Fahrspurerkennungÿ Einklemmschutzÿ Klopfsensorÿ Kurbelnockenwellensensorÿ Drehwinkelsensor (induktiv und induktiv-resistiv) ÿ Sitzbelegungÿ Drucksensor ÿ Temperatursensorÿ Neigungswinkelsensorÿ Beschleunigungssensor (z.B. für Airbags)ÿ Einparkhilfe (Ultraschall)ÿ Luftgütesensorÿ Bewegungssensor (PIR - Passiv Infrarot)ÿ Lageerkennung ÿ Sonnenstandsensor

TITELSTORY

2005

1970

4

Die Entwicklung solcher Sensorsysteme, d.h. Sensoren, Auswer-teelektronik in einem speziellen Package, erfordert weitreichende Kompetenzen auf den einzelnen, separaten Gebieten. Mögliche Störungen sind bei der Kombination von verschiedenen Systemen fast immer unausweichlich. Daher bietet ELMOS mit seiner ASICplus

genannten Strategie seinen Kunden ein aufeinander abgestimmtes System aus einer Hand: IC, Sensor und Package.

Ein Beispiel dafür ist der Neigungswinkelsensor von ELMOS. „Mecha-nisch handelt es sich um ein System, bei dem eine Masse an einem Torsionsbalken hängt“, sagt Wolfgang Schreiber-Prillwitz, Projektlei-ter Sensorik bei ELMOS. „Im Prinzip ist das System sehr einfach auf-gebaut, damit aber auch sehr robust und bietet durch die optimale Abstimmung von Elektronik, Gehäusetechnik und Sensorelement

TITELSTORY

„ALLE WECHSELWIRKUNGEN MÜSSEN BERÜCKSICHTIGT WERDEN“

Andreas Nebeling (42) ist Leiter des Bereiches ASICplus bei der ELMOS Semiconductor AG. Der Diplom-Ingenieur hat in seinen 17 Jahren in dem Unternehmen unter anderem als Fertigungs-leiter der Waferfab die Umstellung von vier auf sechs Zoll Wa-fer mitgestaltet. Nach der Übernahme von ELMOS Advanced Packaging (vormals eurasem b.v. eine Tochter von Philips) im Jahre 2001 hat er als Direktor Vertrieb und Entwicklung die Anbindung an ELMOS vorangetrieben und mit seinem Team verschiedene Sondergehäuse entwickelt. NEWSLETTER sprach mit ihm über die Integration von ASICs und Sensoren in einem Gehäuse.

NEWSLETTER Welche Anforderungen sind bei der Verpackung eines ASICs mit einem Sensor zu berücksichtigen?

Nebeling Im Gegensatz zu einem Standardgehäuse, welches im Wesentlichen dem Schutz des Halbleiterchips dient, sind bei der Verpackung von ASICs mit einem Sensor andere Eigenschaften wichtig. So wird das Gehäuse zu einem integralen Bestandteil des Systems. Alle Wechselwirkungen zwischen ASIC, Sensor und dem Gehäuse müssen berücksichtigt werden. Beispielsweise muss je nach Sensortyp ein physikalischer Zugang zur Sensoro-

berfläche vorhanden sein für Druck, Licht oder Medien.NEWSLETTER Welche Vorteile hat der direkte Zugriff von ELMOS auf die Verpackungstechnologie?

Nebeling Wir haben mit dem Kauf von ELMOS Advanced Pa-ckaging in Nijmegen / Niederlanden einen wichtigen Schritt zum Anbieter für systemintegrierte Lösungen getan. Beispiels-weise sind wir dadurch weitgehend unabhängig von den großen Assembly-Fertigungen in Fernost geworden. Unsere Tochter hat sich zudem auf die automobilen Applikationen und deren hohe Qualitätsanforderungen fokussiert. Zudem schätzen unsere Kunden die räumliche Nähe, durch die eine direkte, gemeinsa-me Entwicklung mit ihren und unseren Ingenieurteams für das ASIC, den Sensor und das Gehäuse etabliert werden konnte.

NEWSLETTER Welche Lösungen in Hinblick auf den Sensor und Gehäuse bietet ELMOS an?

Nebeling Als Erstes ist hier die „Cavity Moulding“ Technologie zu nennen. Diese ermöglicht die Freilegung der Sensoroberfläche bei gleichzeitiger vollständiger Umkapselung der empfindlichen Golddraht-Verbindungen. Weitere Lösungen sind beispielswei-

viele Vorteile für den Kunden“, so Schreiber-Prillwitz weiter. „So wer-den beispielsweise Temperatureffekte minimiert oder die Winkelin-formation wird direkt zur weiteren Verarbeitung ausgegeben.“ Der Sensor arbeitet auf kapazitiver Basis, dies bedeutet einen minima-len Energieverbrauch. Da weiterhin das Auswerte-ASIC ebenfalls als „Low Power Device“ entwickelt wurde, ist dieses System prädesti-niert für Anwendungen, die mittels einer Batterie betrieben werden – wie die Diebstahl-Warnanlage eines – möglicherweise mehrere Wochen lang – abgestellten Autos.

„Wir achten schon bei der Auswahl der Sensor Konzepte streng dar-auf, dass wir mit minimalen Veränderungen im Design der Strukturen eine weite Zahl von Applikationen mit derselben Fertigungstechno-logie erfüllen können“, erläutert Schreiber-Prillwitz . „So decken wir die Messbereiche von <1g bis >100g durch die Variation von haupt-sächlich einem Parameter ab.“ Der Sensor wird direkt aus dem Wafer heraus gearbeitet. Die Wahl des Messbereiches hängt hier mit der Wahl des Wafer-Substrates zusammen: bestimmend ist die Dicke einer bestimmten Schicht im Waferaufbau. Möglich sind high-g-Sensoren oder low-g-Sensoren – je nach gewünschter Anwendung. „Die Technologie ist bei beiden Produkten identisch. Daher kann der Kunde also mit verschiedenen Produkten aus einer Technologie nach einem Konzept mehrere Anwendungen betreiben. Der Einsatz von vielen einzelnen Sensoren mit unterschiedlichen technischen Eigen-heiten entfällt“, so Schreiber-Prillwitz.

Die Einsatzgebiete für den Neigungswinkelsensor sind vielfältig. Sie reichen von der erwähnten Diebstahlwarnanlage mit einem speziel-

Wolfgang Schreiber-Prillwitz, Projektleiter Sensorentwicklung

ELMOS NEWSLETTER 05 | 2005 5

TITELSTORY

„ALLE WECHSELWIRKUNGEN MÜSSEN BERÜCKSICHTIGT WERDEN“

len low-power ASIC bis zu einer elektrischen Parkbremse oder einem Überrollschutz. „Praktisch kann der Kunde jede Applikation, die mit dem Chassis oder Body Control zusammenhängt und einen Sensor erfordert, mit einem Produkt dieser Familie realisieren“, sagt der Projektleiter Sensoren. „Die Systeme werden für den automobilen Markt entwickelt und nach den dort geltenden Anforderungen qua-lifiziert.“ Muster des Neigungswinkelsensors sind im dritten Quartal 2005 erhältlich.

Für andere Bereiche wie beispielsweise einer Druckmessung im Fahrzeugreifen, bietet ELMOS einen kointegrierten Drucksensor an. Bei diesem Drucksensor auf Siliziumbasis werden vier Wider-stände durch Dotierung als Wheatstonesche Brückenschaltung in das Silizium implementiert. Durch die spezielle Anordnung können die Widerstandsänderungen bei Druckbelastung in leicht messbare Spannungssignale umgewandelt werden. Der Druckbereich umfasst dabei <0,5bar bis zu 300bar. Da sich bei dem kointegrierten Druck-sensor die komplette Signalverarbeitung auf einem Chip befindet, können durch das Ablegen von Korrekturkoeffizienten zur Kalibrie-rung des Systems in nicht-flüchtigen Speichern (EEPROM) Einflüsse aus der Aufbautechnik „weggetrimmt“ werden.

„An dem kointegrierten Drucksensor wird der Vorteil ‚Alles aus ei-ner Hand’ deutlich: Dadurch, dass alle Komponenten auf einem Chip vorhanden sind, ist die Abstimmung von Sensor und Auswer-tung optimal. Die Schnittstellen zwischen ASIC und Sensor in einem funktionalen Package sind technisch bestmöglich und kostengüns-tig umgesetzt“, so Schreiber-Prillwitz. (maku)

se die Stressentkopplung von Sensor (MEMS) und Plastik durch Silikonverguss, auch Glob Top genannt, und die direkte Chip zu Chip Verbindung mittels spezieller Bond-Technologie.

NEWSLETTER Mit welchen Fortschritten ist in den kommenden Jahren zu rechnen?

Nebeling Der Trend zur weiteren Miniaturisierung macht auch bei den Gehäusetechnologien nicht halt. Zunehmend werden sogenannte QFN (Quad Flat No Lead) Gehäuse implementiert, deren Vorteil neben dem um 50 Prozent verringerten Platz-bedarf in einer deutlich verbesserten Wärmeableitung liegt. Desweiteren verfügt Elmos AP über hervorragende Technolo-gien um die stark steigenden automobilen Anforderungen für Sensor-Sondergehäuse für extreme Umweltbedingungen, bei-spielsweise hohe Temperatur und aggressive Medien zu beant-worten. (maku)

SMI: PIONIERE DER SENSORTECHNOLOGIE

ÿ Die Silicon Microstructures Inc. (SMI), Kalifornien, USA, zählt zu den Technologieführern bei Drucksensoren in Si-lizium. Das Kerngeschäft bildet der Automobilbereich mit Sensoren zur Abgas- und Motorsteuerung sowie für Si-cherheitssysteme. Daneben werden die Sensoren auch in medizinischen Atemgeräten, Kathetern und industriellen Heizungs- und Belüftungssystemen eingesetzt (HVAC). SMI entwickelt und produziert neben den Drucksensoren auch Sensoren zur Messung von Beschleunigung und Drehbewe-gung.

ÿ Die Ausstattung von SMI entspricht exakt den Anforderun-gen von ELMOS: Neben der hochspezialisierten Entwick-lungsabteilung besitzt SMI eine 6“ Produktionslinie für mi-kromechanische Produkte.

ÿ Die Möglichkeiten bei der Fertigung von Halbleiterchips und Sensoren bei SMI umfassen beispielsweise Lithogra-phie, Ätzen und das Testen der Produkte. (maku)

Detailaufnahme: Die einzelnen

Komponenten (ASIC, Sensor, Packaging)

sind optimal miteinander verknüpft.

SMI verfügt über eine eingene

Produktionsstätte, die den

Anforderungen von ELMOS entspricht.

Andreas Nebeling (42) leitet bei ELMOS den Bereich ASICplus. Er verbindet ASIC und Sensor in

einem funktionellen Gehäuse.

6

STRATEGIE

ÿ Mittelfristige Produktionsstandort-Planung bei ELMOS

Aufgrund von Verlagerungen einzelner Produktionsschritte an un-seren Standort ELMOS Advanced Packaging (vormals: eurasem) in Nijmegen in den Niederlanden möchten wir Ihnen noch Hinter-grundinformationen zur kurz- und mittelfristigen Planung der Pro-duktionskette bei ELMOS geben.

FRONTENDDie Fertigungskapazität der 150mm-Waferfertigung in Dortmund wird in den Jahren 2005/2006 auf ca. 600 Waferstarts pro Tag aus-gebaut. Diese Kapazitäten decken den steigenden Waferbedarf in den Jahren 2005 bis 2007 ab.

Parallel zur Fertigung in Dortmund ist eine langfristige Kooperati-on mit dem Fraunhofer-Institut für mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg geplant, die unter anderem eine Nut-zung der 200mm-Linie in Duisburg durch die ELMOS Semiconductor AG möglich macht. Die für ELMOS nutzbare 200mm-Kapazität wird in den Jahren 2006 bis 2008 auf 200 Waferstarts pro Tag erweitert. ELMOS wird mit eigenen Investitionen diese Kapazitätserweiterung vornehmen.

Die Prozesstransfers auf die 200mm-Linie und die Qualifikationen werden bis Ende 2005 abgeschlossen sein, sodass in 2006 die ersten Produkte auf 200mm-Wafern in Duisburg unter ELMOS-Führung gefertigt werden können.

ASSEMBLYELMOS Advanced Packaging B.V. wurde 2001 erworben und über-nimmt seitdem einen Teil der für die ELMOS-Gruppe anfallenden Packaging-Dienstleistungen. Ziel ist es, ELMOS Advanced Packaging immer mehr zu einem Entwickler und Produzenten für applikations-spezifische Gehäusebauformen auszubauen.

ON-WAFER-TEST UND FINAL-PART-TEST In 2005 und in den folgenden Jahren ist eine ständige Erweiterung der Kapazitäten im Wafertest und im Final-Part-Test in Dortmund notwendig. Dafür ist der Bau eines weiteren Testfloors in Dortmund geplant, der Mitte 2006 der Produktion zur Verfügung stehen wird und dem Bedarf angepasst schrittweise ausgerüstet wird.

VERPACKUNG UND VERSANDZur Erweiterung der existierenden Test-Flächen in Dortmund wer-den die nachgelagerten Produktionsschritte Verpackung (Tape und Reel) und Logistik zu ELMOS Advanced Packaging verlagert.

ELMOS Advanced Packaging in den Niederlanden übernimmt damit zusätzlich zum Assembly die bislang in Dortmund verrichteten Pro-duktionsschritte Verpack-ung auf Tape und Reel, Lagerung und Lo-gistik.

Die Lagerung und Auslieferung der Produkte an unsere Kunden wird ELMOS Advanced Packaging im Auftrag der ELMOS Semiconductor AG übernehmen. Moderne Lagersysteme verbessern die Qualität in Lagerhaltung, Logistik und Versand.

Falls Sie weitere Fragen zu dieser Umstrukturierung oder zu anderen Themen haben, stehen meine Kollegen und ich Ihnen wie gewohnt zur Verfügung.

Mit freundlichen Grüßen

Reinhard SenfVorstand für Produktion

PACKING & DISPATCH

FINAL-PART-TESTASSEMBLYON-WAFER-TESTFRONTEND

ELMOS Advanced Packaging, NLELMOS DortmundELMOS Advanced

Packaging, NLELMOS DortmundELMOS Dortmund

IMS Duisburg Far East

ELMOS NEWSLETTER 05 | 2005 7

ÿ „Ein stetiger, persönlicher Austausch ist von großem Vorteil“

STRATEGIE

Ludger Krücke (46) leitet bei ELMOS die Entwicklung. Er studierte an der Universität Dortmund Elektrotechnik und begann direkt nach dem Studium seine Karriere als Entwicklungsingenieur. Seit 1994 leitet er zusammen mit Erhard Müsch den Entwicklungsbereich. Dort sind über 120 Analog/Mixed-Signal Mitarbeiter mit Entwurf, Simulation, Layout und Testentwicklung von ELMOS-Produkten be-schäftigt. Der Newsletter sprach mit Ihm über die Entwicklungs- und Vertriebsgemeinschaft von ELMOS?

NEWSLETTER Wo liegen die Schwerpunkte der ELMOS Entwick-lungsabteilungen ?

Krücke Wir haben uns differenziert aufgestellt. Auf der einen Seite entwickeln wir analoge Funktionsblöcke, auf der anderen Seite digi-tale Funktionen mit µC und EEPROM. Die Hauptleistung ist dann das Zusammenführen von beiden Technologien in einem mixed-signal Produkt. Dies bedeutet, dass analoge und digitale Technologien ver-eint werden. Unsere Entwickler stützen sich bei Ihrer Arbeit auf die sogenannten ELMOS IPs, dies ist eine Design-Bibliothek in dem ein Großteil des Entwicklungs-Portfolios eingegangen ist.

NEWSLETTER ELMOS hat seine interne Struktur nach so genannten Competence Center eingeteilt. Welche Vorteile ergeben sich dar-aus?

Krücke Die Competence Center entwickeln und treiben jeweils ein spezielles Thema intensiv weiter voran. Unter anderem sind so die Produktfamilien der Klimaelektronik, Sicherheitsapplikationen und Sensorik zusammengefasst. Aus dieser Struktur erhalten wir zahl-reiche Vorteile. Wir haben für bestimmte Themen Experten, die ein umfangreiches Wissen über ihr Gebiet besitzen, darüberhinaus kön-

nen Teams aus den verschiedenen Gruppen gebildet werden, die sich gegenseitig befruchten.

NEWSLETTER Bei kundenspezifischen Produkten ist insbesondere die Kundennähe erforderlich, wie lösen Sie diese Herausforderung?

Krücke Wir wollen immer nah bei unseren Kunden sein. Sowohl räumlich als auch zeitlich. Daher haben wir in der Nähe von ihnen Design und Vertriebsstandorte errichtet. Beispielsweise haben wir Niederlassungen in München, Stuttgart, Detroit oder Paris. Diese Kundennähe macht sich bezahlt. Denn bei neuen Entwicklungen ist ein stetiger, persönlicher Informationsaustausch für alle Seiten von großem Vorteil. Schließlich beraten wir unsere Kunden von der ers-ten Idee über die Entwicklung und erste Muster bis hin zum produk-tionstauglichen Chip. Nicht alle Eigenschaften eines Produkts lassen sich in einer Spezifikation beschreiben. Der persönlich Kontakt ver-meidet Fehler und Missverständnisse.

NEWSLETTER Arbeiten Sie mit externen Designhäuser zusammen und welche sind das?

Krücke Wir arbeiten mit mehreren externen Designhäuser zusam-men. DMOS in Dresden zum Beispiel oder GED in Frankfurt an der Oder. Diese externen Designhäuser sind ein wichtiger Bestandteil der Entwicklungsarbeit. Durch ihre speziellen Kompetenzen ergän-zen Sie die Erfahrungen der ELMOS auf dem Gebiet der Automobil- elektronik. So entwickeln wir zusammen mit attoSensor in Penzberg einen hochauflösenden Drehgeber für die industrielle Automatisie-rungstechnik.

NEWSLETTER Wie sieht die Zukunft der Entwicklung bei ELMOS aus?

Krücke Wir werden zukünftig unsere internen Abteilungen noch stärker miteinander vernetzten. Unsere Kernkompetenz der ASIC Entwicklung wird noch näher an die Sensorik- und Package-Teams angeschlossen. Dadurch können wir dem Kunden ein Produkt aus ASIC, Sensor und funktionellen Gehäuse aus einer Hand anbieten. Die einzelnen Technologien werden weiter entwickelt. Die digitale Packungsdichte wird gesteigert. Derzeit entwickeln wir daher einen 0,35µm-Prozess. (tsp/maku)

PRODUCTION OTHERDESIGN & SALES

SEMICONDUCTOR

ELMOS, Dortmund

ELMOS, Dortmund

ELMOS France

ELMOS North America, U.S.A.

ELMOS regional branch Munich

ELMOS regional branch Stuttgart

GED, Frankfurt / Oder

DMOS, Dresden

ELMOS regional branch St. Petersburg

ASSEMBLY

ELMOS Advanced Packaging, NL

MICROMECHANICS

SMI, U.S.A.

MECHALESS, Karlsruhe

attoSENSOR, Penzberg

ELMOS GROUP

8

FEATURESÿ Verstärkter und kalibrierter Ausgangÿ 4,0 VDC fullscale span (0,5 to 4,5 V Signal)ÿ Ratiometrischer Ausgang ÿ Digitaler Signalprozessor für hochgenau Korrektur-Algorithmenÿ Temperaturkompensiert für Empfindlichkeit und Null-

punktÿ Ausgang linerarisiertÿ Relative-, differentielle und absolute Druckmessung ÿ Einstellbare Ausgangsspannungsbereich ÿ Einstellbarer Ausgangsfilterÿ 64byte EEPROM

ANWENDUNGENÿ Druckmessung für Anwendungen in der Autoindustrie

(MAP, Reifendruck, Öl, Kraftstoff)ÿ Barometrische Messungenÿ Medizinische Instrumentierungenÿ Pneumatische Messungen für Industrieapplikationen

Der E777.01 Chip ist ein ko-integrierter CMOS Drucksensor. Er eig-net sich zum Einsatz als separater, integrierter Sensor oder als Sig-nalprozessor für externe Sensoren. Der Schaltkreis ist elektronisch getrimmt und hat ein integriertes 64byte EEPROM. Der Chip ist für Anwendungen zur Absolut-, Relativ- und Differenzdruckmessung programmierbar.

Der Elmos E777.01 integrierte Drucksensor kombiniert state-of-the-art Drucksensortechnologie mit digitaler Signalverarbeitung zu ei-nem verstärkten und temperaturkompensierten Sensor. Eine Beson-derheit ist der digital implementierte Kalibrieralgorithmus, der - je nach Abgleichaufwand - eine Genauigkeit des Systemes von besser als 0,5% ermöglicht. Dieses geschieht mittels EEPROM, in dem die notwendigen Koeffizienten zur Korrektur der Kennlinie gespeichert werden. Insbesondere werden Einflüsse der Aufbau- und Verbin-dungstechnik berücksichtigt.

Der Schaltkreis E777.01 ist so ausgelegt, dass er Druckbereiche von 350mbar bis zu 10bar (5 PSI bis 145 PSI FS) messen kann. Dazu wird je nach benötigtem Messbereich nur der Parameter “Membrandicke“ angepasst. Drücke unterhalb 350mbar können mit dem ASIC durch eine Schnittstelle mittels externem Sensor detektiert werden. Der Messbereich ist erweiterbar auf über 10bar. (tsp)

PRODUKTE

ÿ Ko-integrierter Drucksensor E777.01

VDD

I² C

ϑ

∫

REM Aufnahme/ASIC mit integriertem Sensor

Gehäuse Konzept

Drucksensor

ELMOS NEWSLETTER 05 | 2005 9

PRODUKTE

Der integrierte Schaltkreis E777.04 ist ein Auswerte-IC für kapaziti-ve Sensoren. Er verarbeitet einen oder zwei Kanäle sowie Tempera-turinformationen. Damit ist dieses IC zusammen mit einem Zwei-achsen-Beschleunigungssensor (x-, und y- Achse) beispielsweise als Neigungssensorsystem als Zweichiplösung in einem Gehäuse (Sen-sor und IC auf einem Leadframe) konfigurierbar. Der Chip wird in automobiler Qualität in Hochvolt CMOS Technologie in Dortmund produziert.

Das Elektronikkonzept basiert zu einem überwiegenden Teil auf di-gitaler Signalverarbeitung. Die Sensorsignale werden zunächst von kapazitiven Größen mittels eines C/V-Konverters in Spannungen gewandelt. Diese werden verstärkt, und durch einen ADC in den Di-gitalteil konvertiert. Hier findet die Temperaturkorrektur sowie die Linearisierung auf Basis von Koeffizienten statt, die während des Trimmens ermittelt wurden. Die Koeffizienten werden im 128byte großem EEPROM gespeichert.

Das Ausgangssignal wird über die SPI-Schnittstelle als digitales Wort ausgegeben, welches die Informationen über die beiden Beschleuni-gungsrichtungen sowie die Temperatur enthält. Weiterhin ist eine Funktion zur Umrechnung des Signals in Neigungsgrad implemen-tiert. Diese Werte stehen ebenfalls an der SPI-Schnittstelle zur Ver-fügung.

Das ganze System ist als Low-Power Schaltkreis ausgelegt und damit ideal für Batterieanwendungen geeignet. Die maximale Stromauf-nahme bei 5Volt beträgt 600µA.

Die Elektronik beinhaltet eine Selbsttestmöglichkeit für kapazitive Sensoren (beide Kanäle) auf Basis elektrostatischer Kräfte. (tsp)

FEATURESSensorÿ Zweiachsen Beschleuningssensor ± 2g Bereichÿ Kapazitives Prinzipÿ Hohes Signal/Rausch Verhältnis

ICÿ Bereich: ± 45°, Auflösung: ± 0,1° ÿ 2 Kanal C/V Konverter für Zweiachsensorikÿ 11bit ADC, digitaler Kalibrationsalgorithmusÿ 128byte EEPROM ÿ SPI Schnittstelleÿ Ausgang als Gradwertÿ Integrierter Selbsttestÿ Niedriger Ruhestrom 600µAÿ Einstellbare Bandbreite 1kHz / 300Hz / 10Hzÿ -40°C to +125°C Arbeitstemperaturbereichÿ SO16 Gehäuse

ANWENDUNGENÿ Elektronische Parkbremse ÿ Diebstahlschutzÿ ESP ÿ Überroll Sensor

ÿ Neigungswinkelsensor (low g-Sensor) E777.04

REM Aufnahme/ASIC mit inte-griertem Sensor

Gehäuse Konzept

10

ÿ „Wir wissen wie sich die einzelnen Elemente verhalten“

SERIE

In Konzeption und Design komplexer Schaltungen setzt ELMOS auf die Integration analoger und digitaler Schaltelemente, kurz: Mixed-Signal ASIC Design. Unserem Team stehen dabei modernste Techni-ken zur Verfügung. In allen Projektphasen werden leistungsfähige Design-Tools und Software führender Hersteller eingesetzt. Spezi-elle Schaltungsblöcke werden individuell von uns entwickelt und automatisch zusammen mit den analogen und digitalen Standards aus der ELMOS-Zellenbibliothek platziert und verdrahtet.

Doch erst im Zusammenspiel mit dem Wissen, dem Engagement und dem Ideenreichtum unserer Designer lassen sich die Lösungen finden, die den Erfolg ausmachen. Im zweiten Teil der Serie ELMOS-Technologien spricht der Newsletter mit Dr. Wolfram Budde (46), Gruppenleiter Design, und Dr. Joachim Bonk (40), Fachleiter analo-ge Schaltungsmethodik, über das Mixed-Signal-Design.

NEWSLETTER Was ist unter Mixed-Signal-Design zu verstehen?

Budde Eine allgemeingültige Definition dazu ist nur schwer zu ge-ben. Im Generellen wird darunter eine Mixtur aus analogen und di-gitalen, sowie hoch- und niedervoltigen Komponenten verstanden. Über 80 Prozent der ELMOS-IC verbinden digitale Steuerelemente und Hochvolt-Ausgangstreiber. Die anderen Produkte vereinen zu-sätzlich Elemente, beispielsweise einen Sensor.

NEWSLETTER Was zeichnet die Mixed-Signal-Technologie aus?

Bonk Die Mixed-Signal-Technologie von ELMOS zeichnet aus, dass wir Hochvolt-Komponenten, anspruchsvolle analoge Funktionen und komplexe digitale Schaltungen in einem kompakten Prozess fertigen. Diese Verbindung der eigentlich grundverschiedenen An-

forderungen in einem Prozess, ist das Kernstück unserer Mixed-Si-gnal-Technologie.

NEWSLETTER Für welche Applikationen eignen sich Halbleiterchips mit Mixed-Signal-Technologie besonders und warum?

Budde Halbleiterchips in Mixed-Signal-Technologien sind besonders geeignet für Applikationen, bei denen der Chip eine hohe Packungs-dichte aufweist und gleichzeitig unter rauen Umgebungsbedin-gungen arbeiten muss. Bezogen auf ein Automobil bedeutet dies, dass überall wo ausgewertet und geschaltet wird, ein Mixed-Signal-Chip sinnvoll ist. Beispielsweise bei sehr kleinen Signalen kann ein integrierter Sensor die Drehrate, Beschleunigung, Neigungswinkel, Druck oder sogar Licht detektieren und auswerten. Ein weiteres Bei-spiel ist der Luftmassensensor. Dieser muss sehr geringe Wärmeun-terschiede genau messen können. Damit die Informationen nicht erst weite Wege durch das Auto fließen müssen, ist es sinnvoll die Messung und Auswertung direkt am Ort der Entstehung zu haben.

Dr. Wolfram Budde (46) bei seiner Arbeit im Labor.

Mixed-Signal-Experten:

Dr. Wolfram Budde (links)

und Dr. Joachim Bonk

entwicklen für den Kunden

die optimale Lösung.

ELMOS NEWSLETTER 05 | 2005 11

ÿ „Wir wissen wie sich die einzelnen Elemente verhalten“

SERIE

ROMAMPLIFIER

ADC

LOGIC PER.

DAC

RAM

µC

E2PROM

OSCILLATOR

E2PROM

PROTECTEDINPUT

VOLTAGEREGULATOR

NEWSLETTER Welche Besonderheiten ergeben sich beim Design von Mixed-Signal-Chips?

Budde Um es pragmatisch zu formulieren: Die Leistung ist es, ana-loge Leistungsstufen, empfindliche Signalverarbeitung und digitale Funktionen zu verheiraten. Die hohen Ströme dürfen beispielsweise die digitalen Schaltungen nicht stören – ein großer Digitalteil aber auch nicht einen empfindlichen analogen Block. Allgemein gesagt: Die Komponenten dürfen sich nicht negativ beeinflussen. Ein gutes Beispiel dafür ist der Airbag. Es fließen bei der Zündung eines Air-bags hohe Ströme durch den ASIC, die Logik darf dabei nicht gestört werden. Sonst zündet der Airbag nicht.

NEWSLETTER Werden Design Bibliotheken eingesetzt?

Bonk Ja, im Digitalen setzen wir seit vielen Jahren auf Design Biblio-theken und im Analogen auf die Wiederverwendung bereits erfolg-reich eingesetzter Komponenten. Dabei haben wir uns ein sehr um-fangreiches Portfolio mit verfügbaren Funktionsblöcken erarbeitet. Für häufig verwendete Standartfunktionen bauen wir derzeit eine analoge Standardzellenbibliothek auf.

NEWSLETTER Welche Vorteile ergeben sich dadurch für den Desi-gner?

Bonk Der Designer spart viel Zeit bei der Entwicklung und kann sich dadurch auf besondere Anforderungen konzentrieren. Prak-tisch sieht dies so aus: Der Designer weiß, welche grundsätzlichen Funktionen in seinem Chip benötigt werden, und wählt aus einer

Datenbank geeignete Komponenten aus. Der Designer kann dabei natürlich jederzeit Elemente verändern. So greift man häufig auf Komponenten zurück mit denen man schon in anderen Projekten gute Erfahrungen gesammelt hatte. Man weiß, wie sich die Zellen bei bestimmten Funktionen verhalten. Mit den Standardzellen ist es noch einfacher: Hier wählt der Designer während der Schaltungs-eingabe eine passende Zelle aus und bindet sie per Mausklick in sein Projekt ein.

NEWSLETTER Was hat der Einsatz von Bibliotheken für Auswirkun-gen für den Kunden?

Budde Der Kunde erhält sein Produkt in kürzerer Zeit und das Pro-dukt ist schon in einem sehr frühen Stadium zuverlässig. Ein Grund dafür ist, dass der Designer sich mehr auf die spezifischen Besonder-heiten des Produkts konzentrieren kann. Schon im ersten Silizium ist sein Produkt fast serienreif. Unser Ziel ist es, dass der Kunde bereits das erste Muster in seine Applikation einsetzen und testen kann.

NEWSLETTER Welche Entwicklungen erwarten Sie zukünftig?

Bonk Die Projekte mit integrierter Sensorik werden noch stärker zunehmen. Das dies für ELMOS problemlos umzusetzen ist, ist eine Auszeichnung für unsere Technologie. Zudem werden die digitalen Teile in den kommenden Jahren stark an Komplexität gewinnen. Au-ßerdem erwarte ich, dass die Steuergeräte und Baugruppen in den nächsten Jahren teilweise standardisiert werden, insbesondere bei den Protokollen. Dies wird die Kommunikation bei Produkten von verschiedenen Herstellern erheblich erleichtern. (maku)

ELMOS IPs:

Analoge und digitale Funktionen

integriert auf einem Stück Silizium.

12

Die Auto-Bild-Gruppe hat den „Auto1“-Innovationspreis für die bes-te technische Neuentwicklung des Jahres an die Fahrspurerkennung im Citroën verliehen. Dieses Fahrspurerkennungssystem wird von einem ELMOS-Chip mit HALIOS®-Technologie gesteuert. Entwi-ckelt und produziert wird das System von Valeo.„Die Auszeichnung ist eine große Anerkennung der Innovation. Der Halbleiterchip er-möglicht eine neue Klasse der aktiven Fahrsicherheit“, sagt Dr. Klaus Weyer, Vorstandsvorsitzender der ELMOS Semiconductor AG. „Wir gratulieren Citroën ganz besonders zu diesem Erfolg.“

Ein ELMOS-Chip erkennt im Fahrspurerkennungssystem von Va-leo, ob der Fahrer unbeabsichtigt die Fahrspur verlässt und warnt ihn entsprechend. Ermöglicht wird dies durch das permanente Ab-tasten der Straßenoberfläche durch Infrarotsensoren. Verlässt das Fahrzeug ab einer Geschwindigkeit von 80 km/h seine Fahrspur ohne gesetzten Blinker, vibriert als Warnsignal der Fahrersitz auf der linken oder rechten Seite. Daran erkennt der Fahrer, in welche Rich-tung er abgewichen ist, und kann korrigieren. Insbesondere beim Se-kundenschlaf oder bei verschmutzter sowie verschneiter Fahrbahn leistet es einen großen Beitrag zur Unfallprävention. Momentan ist

Landesförderung zur ExpansionBis 2007 entstehen dadurch 125 neue ArbeitsplätzeDie ELMOS Semiconductor AG hat die Bewilligung zu Fördermitteln des Landes Nordrhein-Westfalen erhalten. Mit einem Zuschuss von rund zwei Millionen Euro zu den Gesamtinvestitionen von 60 Milli-onen Euro wird die Produktionsstätte in Dortmund erweitert. Da-durch entstehen bis zum Jahre 2007 rund 125 neue Arbeitsplätze.

„Mit der Förderung können wir einen wichtigen Beitrag zur Ent-stehung von neuen Arbeitsplätzen leisten“, sagt Harald Schartau, Minister für Wirtschaft und Arbeit des Landes NRW. „Das Unter-nehmen ELMOS steht für den erfolgreichen Strukturwandel in der Region. Diesen wollen wir weiterhin aktiv fördern.“

„Die Unterstützung des Landes NRW hat von der Gründung an den Aufbau und Erfolg der ELMOS maßgeblich mitbestimmt“, so Dr. Klaus Weyer, Vorstandsvorsitzender der ELMOS Semiconductor AG. „In den vergangenen zwanzig Jahren haben wir allein am Standort Dortmund mehr als 600 Arbeitsplätze geschaffen. Auch in den kom-menden Jahren werden wir wachsen und damit für neue Arbeits-plätze sorgen.“

In den Gesamtinvestitionen sind neben Gebäudeerweiterungen auch Maschinen und Einrichtungskosten enthalten. Fördermittel dienen für den Erwerb neuer Maschinen zur Herstellung von Halb-leiter-Chips. Die Erweiterungsarbeiten haben seit kurzem begonnen und werden verstärkt fortgeführt. (jwie)

NEWS

das Fahrspurerkennungssystem im Citroën C4 und C5 erhältlich.„Der Preis würdigt auch die hervorragende Zusammenarbeit zwi-schen ELMOS, Valeo und Citroën. Die langjährige Partnerschaft und enge Kooperation ist für alle Beteiligten ein Gewinn“, sagt Weyer. „Die konsequente technische Neu- und Weiterentwicklung ist die Basis unseres Erfolgs.“

Grundlage für das System ist das optische Messprinzip HALIOS® (High Ambient Light Independent Optical System). HALIOS® ist ge-kennzeichnet durch die Erfassung von dreidimensionalen Bewegun-gen. Optische Fremdeinflüsse, wie z.B. starker Lichteinfall, beeinflus-sen die Leistung nicht.

Der „Auto1“-Innovationspreis wurde zum achten Mal verliehen. Die Bewertung von Chefredakteuren aller Publikationen der Auto Bild-Gruppe waren hierfür maßgeblich. An der Abstimmung zum „Auto1“-Preis für das beste Auto des Jahres konnten 40 Millionen Leser in 21 Ländern teilnehmen. Zusätzlich bewertete eine Experten-Jury die Anwärter für diesen Preis. Insgesamt umfasst die Auto Bild-Gruppe 21 europäische und zwei außereuropäische Autozeitschriften. (jwie)

ELMOS-Chip im Citroën ist beste technische Innovation

IMPRESSUM

Herausgeber ELMOS Semiconductor AG

Chefredakteur Christian Tegethoff (ct)

Redaktion und Produktion Thomas Speckbrock (tsp), Mathias Kukla (maku), Janina Wiegmann (jwie), Diana Kasperek (dka)

Redaktionsanschrift ELMOS Semiconductor AG Heinrich-Hertz-Str. 1 D-44227 Dortmund Telefon + 49 (0) 231 - 75 49 - 0 Telefax + 49 (0) 231 - 75 49 - 548 redaktion-newsletter@elmos.de www.elmos.de