Wie die Elektronik weitere Fahrzeugbereiche erobert

Aus ,dummen' Seitenspiegeln werden elektronische Systeme

Wenn man an Elektronik im Automobil denkt, dann fallen einem sicher zunächst Dinge wie die Motorsteuerung, die Getriebesteuerung oder das Infotainment-System ein. Bis die ersten Matrix- LED-Scheinwerfer ab 2013 im A8 auf- tauchten und zwischenzeitlich zu einem komplexen elektronischen System geworden sind, beschränkten sich Halogen- oder Xenon-Scheinwerfer auf die simplen Schaltzustände Ein/Aus oder Fernlicht/Abblendlicht. Niemand hätte vor zehn Jahren an eine solche Entwicklung geglaubt, nach über 100 Jahren Autoscheinwerfer mit einfachen Glühbirnen.

Der FED trauert um seinen ehemaligen Vorsitzenden und Ehrenmitglied Dr. Werner Witte

Herzlichen Dank an alle FED-Mitglieder und Kunden

Ihr Fachverband, rund um das Elektronik Design, die Leiterplatten- und die Elektronikfertigung – Technischer Verstand und Empathie

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u.v.m

Beim Design von Mixed-Signal-Schaltungen steht der Entwickler vor zahlreichen Herausforderungen. Eine kürzlich an der Stanford-Universität durchgeführte Fallstudie zeigt am Beispiel eines PWM-Ultraschall- treibers, wie sich diese mit Hilfe des Analog FastSPICE AMS Mixed-Signal-Simulators (AFS AMS) Mentor Graphics meistern lassen.

Die von Professor Boris Murmann geleitete Mixed-Signal-IC-Design-Forschungsgruppe der Stanford Universität befasst sich mit verschiedenen Aspekten des Designs von Mixed-Signal-Schaltungen. Dies schließt die Modellierung auf Komponentenebene und das Systemdesign ein. Die aktuelle Arbeit konzentriert sich zwar auf digitale Kalibrierungsalgorithmen für Datenwandler, dennoch ist in allen Projekten der Versuch, die immensen digitalen Signalverarbeitungsfähigkeiten der Fine-Line-CMOS-Technologien zu nutzen, ein wiederkehrendes Thema. Die Vision der Gruppe ist es, eine neue Klasse von ,digital unterstützten‘ Analogschaltungen und Sensor-Frontends zu demonstrieren, die auf der Basis von Analogblöcken die digitale Signalverarbeitung zur Rückgewinnung oder Steigerung der Leistungsfähigkeit nutzen [1].

Bei geringeren Versorgungsspannungen und gleicher Leistungsaufnahme kann der Spannungsabfall (IR-Drop) auf Zuleitungen und GND-Flächen nicht mehr vernachlässigt werden. Thermische und elektrische Hotspots lassen sich mit Simulation ermitteln und gezielt beheben.

Die Spannungsverluste auf Leiterplatten konnten in der Vergangenheit bei Versorgungsspannungen von 5 V vernachlässigt werden. Hier spielte der Spannungsabfall, der durch den ohmschen Widerstand der Zuleitungen und Versorgungslagen entstand, keine Rolle. Die Netzteile hatten eine Toleranz von 5 %, was 250 mV entsprach. Da die Miniaturisierung in fast allen Branchen gewünscht ist, ist der Trend nach kleineren und leistungsfähigeren integrierten Schaltungen bis heute ungebrochen. Dieser Miniaturisierungstrend folgt dem Moore’schen Gesetz mit einer Verdoppelung der Funktionalität alle 18 Monate. Gleichzeitig werden die Strukturgrößen für die integrierten Schaltkreise immer feiner. In der guten alten 5-V-TTL-Technologie hatten die ICs noch 0,600 µm Gatter-Strukturgröße. Bei heutigen 1,2 Volt-Bausteinen sind gegenwärtig 0,130 µm (bzw.130 nm) normal. Spezielle ICs haben heute schon 28 nm und im Labor gibt es bereits die ersten funktionsfähigen 9-nm-Chips. Die Reduktion der Strukturgrößen bringt gleich mehrere Vorteile. Es können mehr Funktionen in gleichem Raum untergebracht werden, die ICs werden so leistungsfähiger. Die Versorgungsspannungen können von 5 V auf 1,2 V gesenkt werden. Zwischen den beiden Spannungswerten ergibt sich ein rechnerischer Faktor von 4,17 (5 / 1,2). Durch die zusätzlichen Funktionen in den Schaltkreisen bleibt die Leistungsaufnahme für die Bauteile aber fast konstant. Nach der Formel P=U*I für die elektrische Leistung bedeutet dies, dass der Versorgungsstrom vom Netzteil um diesen Faktor ansteigen muss.

Noch kurz vor Jahresschluss hat das Ing.-Büro Friedrich die Version V18 seines erfolgreichen Design Tools Target 3001! präsentiert. Sie enthält neue Features, die den Firmen die Konstruktionsarbeit bei Leiterplattenbaugruppen weiter erleichtern sollen. Seit nunmehr 25 Jahren unterstützt das Unternehmen die Elektronikentwickler mit immer besser werdenden Design-Werkzeugen und mit ungewöhnlichen Hilfsangeboten, zum Beispiel Componiverse.

Die Internetseite des Ingenieurbüros Friedrich kommt ungewohnt bunt daher [1]. Die Farbe Orange ist stark vertreten. Allgemein symbolisiert sie Sonne und gute Stimmung. Die fünf abgebildeten Flaggen der Länder Deutschland, Frankreich, Großbritannien, USA und China demonstrieren den Vertriebsanspruch des Unternehmens. Das Leistungsangebot wird gleich auf der ersten Seite mehrsprachig mit Stichworten umrissen.

Wenn ein Unternehmen mit seinem Produkt den CES 2016 Innovation Award in Las Vegas einheimst, muss es technisch und design-mäßig etwas bieten können. TCL tut dies mit seinen 110 Zoll Curved-Ultra-HD-TV. Das Gerät bekam die Auszeichnung nicht nur wegen seinem riesigen, leicht gebogenen Bildschirm mit knapp
2,80 m Diagonale.

Deutsches Batteriegesetz (BattG) soll gändert werden

Klein, aber mehr Leistung: Mit der LED Ostar Projection Power von Osram Opto Semiconductors lassen sich nun auch konventionelle Projektoren von mehr als 2500 Lumen (lm) mit reiner LED-Beleuchtung ausstatten.

DieeffizienteneueLichtquellefolgtder P3W nach undistalsmonochromeLEDin den Farbenrot,grün(converted green)undblau erhältlich.DieneueLED basiertauf neuesterChip-Technologie sowie weiterentwickeltenFertigungsverfahren und braucht nur 12mm²Chip-Fläche in einem kompaktemGehäuse. 

Steckverbinder sind ein aktuelles Dauerthema mit immer neuen Entwicklungen, die den gestiegenen Datenübertragungsraten und Datenmengen und den höheren Bandbreiten in Vermittlungsknoten Rechnung tragen sollen – und müssen. Auch anwenderspezifische Sicherheitsbedingungen kommen hier ins Spiel. Im Folgenden tragen wir einige neue Beispiele zusammen.

Nachrichten / Verschiedenes

Sensorik und Messtechnik: Umsatz gering rückläufig, Auftragseingänge stabil

Es wird ein wunderbares, freundliches Arbeitsleben geben in den Industriestaaten der modernen Welt, denn vieles soll zukünftig smart sein. Willkommen also geschätzte Leser der PLUS im Neuen Jahr und in der industriellen Zukunft! Mit I 4.0 – Intelligenz, Intuition, Instruktion und Innovation – werden wir smarte Fabriken mit smarter Schlankproduktion bekommen, wir werden smarte Mitarbeiter mit Smartphone und den entsprechenden Apps beschäftigen, wir werden smart bloggende wie twitternde Chefs haben und sie weiter viel Verantwortung tragen lassen. Die Philosophie von Industrie 4.0 könnte uns den Weg weisen.

Die Anforderungen der Märkte und Kunden müssen mit den Möglichkeiten der Unternehmen stärker denn je in Einklang gebracht werden. Wir erleben es täglich. Die Kunden verlangen Preisreduzierungen, kurze Lieferzeiten, beste Qualität und Innovationsstärke. Auf den ersten Blick scheinen solche Forderungen in sich widersprüchlich und unerfüllbar zu sein. Allerdings nur auf den ersten Blick. Jeder der sich nachhaltig mit solchen Innovationsprojekten beschäftigt hat weiß, dass enorme Potentiale in den Unternehmen verborgen liegen. Man muss sich nur Zeit nehmen und bereit sein neue Wege zu gehen sowie hartnäckig nach Lösungen suchen. Ein steiniger aber lohnenswerter Weg, der nachhaltig die Wettbewerbsfähigkeit sichert. Wer Zweifel hat, der sollte sich das Leistungsgefüge der Formel 1 ansehen. Sieben Sekunden Boxenstopp in dem getankt, Reifen gewechselt und kleine Reparaturarbeiten durchgeführt werden. Keiner von uns könnte diese Tätigkeiten im normalen Kfz-Bereich in so kurze Zeit abbilden. Das ganze ist auch nur möglich, durch enge Zusammenarbeit der Entwicklung/Konstruktion, der Anwender, Mitarbeiter und Lieferanten. Die Materialien, Prozesse und Anforderungen wurden sorgfältig und innovativ abgestimmt und zusammen geführt. Es geht also. Nun zurück zur Elektronikbranche. Diese eigentlich sehr innovative Branche hat noch enormes Innovationspotential:

Die gedruckte Elektronik ist massiv auf dem Vormarsch. Das belegen Vorankündigungen für die Messe LOPE-C in Frankfurt am Main, welche vom 23. bis 25. Juni 2009 im Congress Center Messe Frankfurt stattfindet. LOPE-C steht für Large-area, Organic & Printed Electronics Convention [1]. Mehr als 50 ausstellende Unternehmen decken dort die volle Bandbreite an Produkten und Lösungen aus dem Bereich organischer und gedruckter Elektronik ab, von Forschung bis zur Markteinführung. Die Messe mit begleitendem Kongress bietet Inte-
ressenten sehr gute Möglichkeiten, festzustellen, welche Fortschritte seit der 4. Global Plastic Electronics Conference (Berlin, Oktober 2008) zu verzeichnen sind [2].

Selten war wohl die Unsicherheit größer als heute, was man den Topmanagern der Unternehmen der Elektronikindustrie gegenwärtig in einer Tagung über die kurz- und mittelfristigen wirtschaftlichen Aussichten sowie Aufgaben vermitteln kann oder sollte. Und das bezüglich des deutschen als auch globalen Elektronikmarktes. Davon wurde auch die langfristig angekündigte Handelsblatt-Konferenz – Hightech-Branche Elektronik – vom 2. bis 3. Februar 2009 in Berlin nicht verschont. Rettungsanker – oder einzig richtige Schlussfolgerung – war die Behandlung globaler Trends, auf die sich die Elektronikindustrie auch unab-
hängig von der gegenwärtigen Krisensituation einstellen muss.

TU Dresden und Fraunhofer-Gesellschaft gründen Dresdner Innovationszentrum Energieeffizienz

Am 27. Februar 2009 haben die TU Dresden und die Fraunhofer-Gesellschaft das Dresdner Innovationszentrum Energieeffizienz im Rahmen einer Pressekonferenz eröffnet. Sachsens Wissenschaftsministerin Dr. Eva-Maria Stange stellte das Innovationszentrum gleichzeitig als ersten Bauabschnitt des so genannten Dresden-Konzept (Dresden Resarch and Education Synergies for the Development of Excellence and Novelty) vor. Diese vor wenigen Wochen neu begründete Forschungsallianz verbindet die in Dresden tätigen Institute der Fraunhofer- und der Max-Planck-Gesellschaft sowie der Leibniz-Gemeinschaft mit der Technischen Universität in
einem bundesweit bisher einmaligen Modellprojekt. 

Veranstaltungsvorschau

Termine

Fraunhofer-Forscher glänzten auf der nano tech 2009, die vom 18. bis 20. Februar in Tokyo/Japan stattfand, mit neuen Entwicklungen.

Die Analyse von Anwendungen mit hohen thermischen und elektrischen Anforderungen zeigt, dass für das Einhalten der für die Baugruppe vorgeschriebenen maximalen Temperatur unterschiedlichste Technologien zum Einsatz kommen. Das gilt gleichermaßen für die gesamte Baugruppe, das Substrat als auch für einzelne Bauteile. // 

A survey of printed circuit boards  subject to high thermal and electrical requirements showed that a range of technologies are available which allow the assemblies used to remain within prescribed operating temperature limits. This is true not only for
assemblies as a whole, but also for substrate mate-
rials and individual components.

Lehrstuhl FAPS zukünftig unter der Leitung von Prof. Franke

Aktuelle Forschungsaktivitäten in der  Forschungsvereinigung 3-D MID e.V.

Productronica 2009 in München