MEMS-Sensoren als Treiber für Veränderungen

Das Internet der Dinge (IoT) verändert die Art und Weise, wie wir mit der Welt um uns herum interagieren. Jeder – und alles – ist verbunden und wird bald miteinander verbunden sein. Geräte und Sensoren für mikroelektromechanische Systeme (MEMS) übernehmen eine wesentliche Aufgabe beim Sammeln, Überwachen und Analysieren von Daten, oft in Echtzeit.

In einem Interview mit der EE Times Europe skizzierte Peter Hartwell, CTO von TDK InvenSense, eine Zukunft, in der IoT-Technologien die individuelle Erfahrung transzendieren und unsichtbar werden. Es ist eine Zukunft, in der Sensoren der Klebstoff zwischen der virtuellen und der realen Welt sind.

EE Times Europe :[Letztes Jahr] wurden Sie in die Hall of Fame der SEMI-MEMS &Sensors Industry Group aufgenommen, eine Auszeichnung, die Ihren erheblichen und nachhaltigen Einfluss auf diese Branche anerkennt. Wie denkst du darüber?

Peter Hartwell, CTO von TDK InvenSense

Peter Hartwell :Wenn ich in einem Wort zusammenfassen müsste, wie ich mich fühle:alt. Ich habe immer noch das Gefühl, dass MEMS eine neue Branche ist. Ich mache das buchstäblich seit der High School; Ich bin nicht vom Weg abgewichen. Ich habe gesehen, wie viele Leute weggingen und andere Dinge taten. Es ist eine große Ehre, von Ihren Kollegen für [Ihre] Beiträge [in] der Weiterentwicklung der Technologie anerkannt zu werden. Also ich würde sagen alt und geehrt.

EETE :Sie haben mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Kommerzialisierung von Silizium-MEMS und der Arbeit an fortschrittlichen Sensoren und Aktoren. Darüber hinaus besitzen Sie über 40 weltweite Patente für MEMS- und Sensoranwendungen. Was sind die wichtigsten Errungenschaften oder bestimmenden Entscheidungen in Ihrer Karriere?

Hartwell :Für mich hat es sich mit der Frage beschäftigt, wie Sensoren der Motor für Veränderungen sein werden. Es war eine Erkenntnis, zu der ich früh kam. Mein erster MEMS-Job war bei Hewlett-Packard, und von da an lautete die Frage „Was macht eine Computerfirma mit Sensoren?“ Wir bauten diese Gehirne, und sie waren blind, taub und taub gegenüber dem, was in der Welt vor sich ging. Sensoren gaben ihnen die Fähigkeit, die Welt zu sehen und schließlich mit der Welt zu interagieren. Es erscheint uns jetzt so natürlich, und wir haben die Rechenleistung dahinter, um Befehle so einfach wie das Ändern der Musik zu interpretieren. Wir erkennen, dass Sensoren die Schnittstelle zwischen der digitalen Welt und der realen Welt sein werden.

Mein zweiter Job war bei Apple. Dort konnte ich sehen, welche Auswirkungen es hat, Technologie für die breite Masse zugänglich zu machen und nicht nur etwas Esoterisches zu haben, das nur für die Geeks und nur für die ersten Anwender wirklich zu sehen ist.

Eine meiner schönsten Erinnerungen war buchstäblich in einem Restaurant [wo] ich beobachtete, wie ein Großvater und seine Enkelin etwas auf einem iPhone betrachteten. Sie hatten buchstäblich einen 70er und einen Vierer, der sich etwas auf einem iPhone ansah, und einen 70er und einen Vierer mit einem Computer, und das hatten wir aktiviert. [Nur] vier Jahre zuvor wäre keiner von ihnen Computerbenutzer gewesen. [Jetzt] benutzten sie nicht nur einen Computer, sondern machten auch eine so gute Erfahrung, dass die Mutter ein Foto von ihnen machte.

Die Technologie transzendiert und wird transparent. Wenn ich mir also anschaue, wohin ich versuche, voranzukommen, dann … wie wir diese Technologie einfach in [die Umgebung] um uns herum verschwinden lassen, wo wir nicht mehr überrascht sind, dass die Technologie funktioniert oder etwas bewirkt hat. Es wird einfach natürlich.

Zurück zum Voice-Interface-Konzept:Die Computertastatur ist 140 Jahre alt, wenn man in die Zeit zurückgeht, in der Schreibmaschinen erfunden wurden. Mein achtjähriger Sohn schaut auf eine Tastatur [und] sieht nur eine Taste. Es ist der Siri-Button oder der Ok Google-Button. [Seine Erwartung ist:] "Ich werde es einfach vorantreiben und mit ihm sprechen, und es funktioniert einfach." Wie wird es mit dieser Erwartung aussehen, wenn die Technologien einfach in den Hintergrund treten und wir effizienter sind und bessere und sicherere Erfahrungen machen?

EETE :Im Jahr 2017 machte TDK seine Sensorambitionen deutlich, als es InvenSense und sein starkes Softwareteam übernahm, das sich mit KI, prädiktiver Steuerung und Bewegungsanalyse auskennt. Wie wurde die InvenSense-Technologie im Smartphone- und IoT-Geschäft von TDK eingesetzt?

Hartwell :Hoffentlich wird es eine vorteilhafte Beziehung geben.

Wir waren ein junges Fabless-Unternehmen. Wir haben die Sensoren und die Bedeutung der Software sehr gut verstanden. TDK ist ein Werkstoff- und Fertigungsunternehmen, das grundsätzlich von Qualität angetrieben wird. Es gibt dieses japanische Wort, das wir verwenden, monozukuri, was so viel bedeutet wie „Wenn du etwas bauen willst, baue es gut“. Wir sprechen jetzt über das Konzept von Kotozukuri, das die Idee ist, dass, wenn Sie etwas bauen wollen, es gut bauen, aber mit Sinn bauen, versuchen Sie, etwas für den Kunden zu tun und die Bedürfnisse des Kunden zu verstehen. Es ermöglicht uns, die gesamte Vertikale zu betrachten, von den Rohstoffen, die für den Bau von etwas grundlegend sind, das für Qualität und Leistung von grundlegender Bedeutung ist, bis hin zu den Auswirkungen dieser Erfahrung auf unsere Kunden und die Kunden unserer Kunden.

Es war eine großartige Mischung aus zwei unterschiedlichen Kompetenzen und Stärken. Gemeinsam sind wir viel mehr als getrennt, weil wir diese Systemebene jetzt in allen Sektoren erreichen, sei es im IoT, in der Automobilindustrie oder in der Unterhaltungselektronik. Wir haben ein besseres Toolset, um den gesamten Markt anzugreifen.

EETE :Was sind die nächsten Schritte der InvenSense-Erweiterung von TDK in Bezug auf die Produktentwicklung und die Technologie-Roadmap mit Blick in die Zukunft?

Hartwell :Wir arbeiten gerade viel an Ultraschall. Vor der Übernahme hatten wir innerhalb von InvenSense einen sehr schönen Ultraschall-Fingerabdrucksensor, der von TDK erworben wurde [beim Kauf von InvenSense]. Wir haben [seit] ein weiteres Unternehmen erworben, Chirp. Aufgrund des Fachwissens von TDK in Bezug auf Ultraschallmaterialien passt es hervorragend zu TDK. [Das Chirp-Geschäft] ist eine der ganz großen Geschäftseinheiten von TDK. Es ist also einfach die perfekte Kombination aus neuen Materialien und neuen MEMS-Geräten, und ich denke, da sehen wir, wie der Anwendungsbereich explodiert. Auf der Konferenz des [letzten Jahres MEMS &Sensors Executive Congress] haben wir gehört, dass elektrostatische Aktuatoren weit fortgeschritten sind und uns jetzt die piezoelektrischen Dinge vielleicht zum nächsten Schritt führen.

Für mich persönlich mag ich die Erweiterung, weil wir jetzt nicht nur auf Sensoren schauen, sondern [auch] auf Aktoren, [mit dem] Chirp-Gerät, das einen Ton ausgibt und dann auf das zurückkommende Echo schaut. Es sind sowohl die Sensoren als auch die Aktoren.

Zurück zu meinem ursprünglichen Kommentar zu Sensoren, die Computer intelligenter bei der Wahrnehmung von Vorgängen machen. Wenn Sie manipulieren können, was vor sich geht, ist dies wirklich der nächste Schritt in Richtung Aktorik. Ultraschall ist für uns ein erster Schritt in Richtung Aktorik, hin zu intelligenten Systemen, die Dinge in der physischen Welt beeinflussen können. Das ist die Richtung, in die wir gerade schauen.

EETE :Als CTO behalten Sie wahrscheinlich im Auge, was in den Forschungslabors entsteht. Welche interessanten MEMS- und Sensortechnologien, außer TDKs, haben Sie in letzter Zeit gesehen?

Hartwell :Für mich ist einer der Orte Medizintechnik – nicht unbedingt das BioMEMS, um Laborgeräte zu ersetzen, sondern eher Massenmarkt, mit Dingen, die wir zu Hause oder mit einem tragbaren Gerät tun können. Das behalte ich im Auge. Es ist logisch zu sagen, dass Sie in 20 bis 40 Jahren ein [ein kontinuierliches] diagnostisches Überwachungssystem tragen werden. Die Frage ist, wie Sie dorthin gelangen, welche Schritte wir unternehmen müssen, um uns dorthin zu bringen.

Die andere ist die Explosion optischer Sensoren. Wir sehen dies in LiDAR, in der 3D-Bildgebung mit strukturiertem Licht. Das Schöne an diesen Technologien ist, dass viel für die Automobilindustrie entwickelt wurde. Der Grund, warum wir jetzt alle Beschleunigungsmesser in unseren Telefonen haben, ist, dass sie ursprünglich für die Automobilindustrie verwendet wurden.

Sie werden anfangen, Spielzeug mit Radar zu haben. Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was die Spielzeug-Jungs denken, wenn man plötzlich ein Radar in einen Spielzeugroboter einbauen kann. Ich kann es kaum erwarten zu sehen, wohin sich die optische 3D-Erfassung, Radar und LiDAR entwickeln werden, insbesondere im Spielzeugbereich.

EETE :Auf dem MEMS &Sensors Executive Congress verstärkte das Technology Showcase das Bewusstsein für die neuesten MEMS- und Sensortechnologien und -anwendungen, darunter eine DNA-Suchmaschine und ein 4D-LiDAR für autonome Fahrzeuge sowie tragbare Biosensoren für das Gesundheitswesen. Irgendwelche Erkenntnisse zu der Technologie, die Sie mit uns teilen möchten? Hat eines der Startups Ihre Aufmerksamkeit erregt?

Hartwell :Man sieht Leute, die so sehr an eine Idee glauben, dass sie ihre Fähigkeit riskieren, Essen auf den Tisch zu legen, um diese Idee zu verfolgen. Ich interessiere mich momentan sehr für AR und VR. Ich glaube, dass die Art und Weise, wie wir Erfahrungen aufzeichnen und sie mit den Leuten teilen, VR in die Hände von Nicht-Spielern bringen wird. Gaming wird immer da sein, aber das wird den Markt nicht antreiben. Ich versuche zu sehen, wie wir dieses Problem lösen können … Wo sind die Sensoren? Wie kommen wir zur Inhaltserstellung für VR? Da stecken wir gerade fest. Sie können ein Headset kaufen, wissen aber nicht, was Sie sehen sollen. Es ist wie zu Zeiten des Schwarz-Weiß-Fernsehens. Wenn Sie zu den frühen Fernsehsendungen zurückkehren, waren sie Varieté, denn das war Unterhaltung. Es dauerte 70 Jahre, bis "Game of Thrones" entstand.

Die Frage ist also, wie wir beschleunigen [so dass] VR zu einer Plattform wird, um zu konsumieren und zu erleben, was wir vorher nicht tun konnten. Ich denke, es wird eine Reise sein; es werden Shopping [und] persönliche Inhalte sein. Ich konnte mich selbst beim Skifahren digitalisieren und [dann] habe ich meinen Vater mit mir und seinem Enkel in VR zum Skifahren gebracht. Er nahm die Headsets ab, sah mich an und sagte:"Ich hätte nie gedacht, dass ich mit meinem Enkel mal Ski fahren kann." [Er dachte nicht:] „Das war ein cooles Bild, das du mir gezeigt hast“, [aber] „Ich bin mit meinem Enkel Ski gefahren.“ So fühlte er sich wirklich.

EETE :Ein Sinn für Mission und Ziel durchdringt deine Worte, da du bereit zu sein scheinst, allem, was du entwickelst, etwas Menschlichkeit hinzuzufügen.

Hartwell :Das sollte für uns selbstverständlich sein. Wir bauen Beziehungen zu Dingen auf, die nicht lebendig sind. Wenn sie anfangen zu sprechen und auf uns zu reagieren, ist es für uns nur natürlich, diese Erfahrungen mit diesen Geräten zu machen, [mit] etwas, mit dem wir uns identifizieren können. Für mich sind Sensoren der Klebstoff zwischen der virtuellen Welt und der realen Welt, also versuchen wir, Robotern Sensoren zu geben, um sie in unsere Welt zu bringen, das heißt, sie müssen sehen und hören, fühlen und riechen. Und wir versuchen, die Leute in eine virtuelle Welt zu versetzen, was bedeutet, dass Sie den Inhalt erstellen müssen. Sensoren sind dort der Klebstoff.

Der nächste Schritt ist, wenn Ihnen intelligente Lautsprecher im ganzen Haus folgen. Wenn der Sony Aibo all das könnte, was Alexa kann, hättest du plötzlich das perfekte Haustier, einen Begleiter. Es würde dir folgen, sich aufladen. Es würde die Musik ändern, sich um die Lichter kümmern, und wenn Sie hinfallen, würde es vorbeikommen und sehen, ob es Ihnen gut geht, und um Hilfe rufen. Das werden wir haben und ich kann es kaum erwarten.

Autonome Gefährten, so möchte ich sie [charakterisieren]. Und die Technologie wird verschwinden.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EE Times Europe veröffentlicht.