Infineon verwendet Nobelpreis-Technologie in Winkelsensoren

Neubiberg, 20. Dezember 2007 – Die Entdeckung des sogenannten Giant-Magneto-Resistance-Effekts wurde in diesem Jahr mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Infineon setzt diesen Effekt jetzt erstmals für die Lenkwinkelmessung in Fahrzeugen ein und ist damit der weltweit erste Halbleiterhersteller, der einen integrierten Giant-Magneto-Resistance (iGMR)-Sensor in die Volumenproduktion bringt. Mit dem Sensor lassen sich Winkel von 0° bis 360° mit sehr hoher Genauigkeit messen. Integriert sind zwei GMR-Vollbrücken, ein Temperatursensor, zwei Analog-Digital-Wandler, mehrere Spannungsregler, zusätzliche Filter sowie interne Vorrichtungen, um diese Komponenten während des Betriebs immer wieder zu überprüfen.

Der Sensor-Chip von Infineon, der TLE 5010, liefert zwei digitale Winkelkomponenten der Sinus- und Kosinus-Funktion. Ein 8-Bit Mikrocontroller, der über eine SPI-Schnittstelle mit dem Sensor verbunden ist, berechnet hieraus ein eindeutiges Winkelsignal. Durch die digitale Datenübertragung zwischen Sensor und Mikrocontroller erreicht man eine höhere Störfestigkeit. Der integrierte Temperatursensor wird für die Temperaturkompensation herangezogen, um so die hohe Winkelgenauigkeit über einen weiten Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C beizubehalten.

Der GMR-Effekt basiert auf der Widerstandsänderung eines aus mehreren Nanometer dünnen Schichten zusammengesetzten Metallfilms unter dem Einfluss eines Magnetfelds. Der Metallfilm besteht aus einer Referenzschicht mit einer ortsfesten stabilen Magnetisierungsrichtung (Referenzrichtung) und einer Sensorschicht, deren Magnetisierung wie eine Kompassnadel dem von außen angelegten Magnetfeld folgt. Sensor- und Referenzschicht sind durch eine nur wenige Atomlagen dünne Kupferschicht voneinander getrennt, wodurch der GMR-Effekt entsteht: Der elektrische Widerstand eines solchen Films ändert sich entsprechend dem Winkel zwischen dem angelegten Magnetfeld und der Referenzrichtung des Sensors. Infineon ist es gelungen, solche Schichten mit der nötigen Präzision in den CMOS-Standard-Prozess der Halbleiterfertigung zu integrieren.

„Bei Innovation und Hochintegration von Sensoren erbringt Infineon technologische Spitzenleistungen. Infineon nutzt den GMR-Effekt für Magnetfeldsensoren im Auto und erhöht deren Genauigkeit damit beträchtlich“, sagte Frank Bauche, Marketingleiter für Sensoren bei Infineon. „ Infineon hat sich die Entwicklung immer intelligenterer Sensoren zum Ziel gesetzt, die dabei helfen, Autos noch sicherer zu machen und deren Benzinverbrauch und Schadstoffausstoß weiter zu senken.“

Infineons ist die Nummer eins bei Sensoren für Kfz-Sicherheitsanwendungen

Infineon sieht sich mit Sensor-Chips in verschiedenen Sicherheitsanwendungen im Auto weltweit führend. Das Unternehmen ist die Nummer eins bei Drucksensoren für Reifendruck-Überwachungssysteme mit einem Marktanteil von etwa 50 Prozent, bei Halleffekt-Sensoren für die Erfassung der Raddrehzahl in Antiblockiersystemen mit rund 50 Prozent und bei vollständig integrierten Drucksensoren für Seitenairbag-Systeme mit einem Marktanteil von rund 80 Prozent.

Statistisch kommen weltweit in jedem Neuwagen etwa zwei Dutzend Chips von Infineon zum Einsatz. Jedes neue Fahrzeug enthält durchschnittlich fünf Infineon-Sensoren, z.B. für ABS oder Seitenairbags. Und die Airbag-Sensoren in jedem vierten Neuwagen stammen von Infineon.

Infineon ist heute einer der wenigen Halbleiteranbieter, der in den drei wesentlichen Sensorgruppen (Druck-, Magnet- und Beschleunigungssensorik) aktiv ist und Sensorchips für die Segmente Sicherheit, Antriebsstrang sowie Karosserie- und Komfortelektronik anbietet.

Nobelpreis für Physik 2007 für Entdeckung des GMR-Effektes

Vergeben wurde der Nobelpreis für Physik im Jahr 2007 an Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich der Helmholtz-Gemeinschaft und an den Franzosen Albert Fert, Professor der Université Paris-Sud. Beide Forscher hatten in den 80er-Jahren unabhängig voneinander den Riesen-Magnet-Widerstand erforscht. Ausgezeichnet wurden sie für die Entdeckung des sogenannten GMR (Giant Magneto Resistance)-Effekts, bei dem äußere Magnetfelder den elektrischen Widerstand von dünnen magnetischen Schichten stark ändern. Der GMR-Effekt ermöglichte die Entwicklung neuer Leseköpfe in kleinen Computerfestplatten, wodurch sich die Speicherkapazität von Laufwerken für PCs, Videorecorder und tragbare Musikabspielgeräte (MP3-Player) in den Gigabyte-Bereich steigern ließ.

Weitere Informationen zu Infineons Sensoren unter www.infineon.com/sensors

Die Infineon Technologies AG bietet Halbleiter- und Systemlösungen, die drei zentrale Herausforderungen der modernen Gesellschaft adressieren: Energieeffizienz, Kommunikation sowie Sicherheit. Mit weltweit rund 43.000 Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen (davon etwa 13.500 bei Qimonda) erzielte Infineon im Geschäftsjahr 2007 (Ende September) einen Umsatz von 7,7 Milliarden Euro (davon 3,6 Milliarden Euro von Qimonda). Das Unternehmen ist in Frankfurt und New York unter dem Symbol „IFX“ notiert.