RF & Smart Sensor Systems

Effizienter Entwurf elektronischer Systeme

Die Abteilung RF & Smart Sensor Systems fokussiert sich auf die Forschung und Entwicklung von anwendungsspezifischen drahtlosen Sensorknoten, Radar- und Näherungssensoren sowie drahtlosen Kommunikations- und High-Performance-Computing-Modulen (HPC) für ein breites Spektrum von Anwendungsbereichen.

Darüber hinaus charakterisieren wir Aufbau- und Verbindungstechnologien und entwickeln innovative Designs für HF/High-Speed-, Millimeterwellen- und Terahertz-Packaging.

Unsere F&E-Aktivitäten konzentrieren sich auf die folgenden Bereiche:

Hochfrequenz-Packaging
Komponenten und Module für Kommunikation (z. B. 5G/6G) und Computing
Radar- und Näherungs-Sensorsysteme
Drahtlose Sensorknoten und -systeme
Mikro-Energiespeicher
Physikalische Design-Tools und Software

Wir arbeiten Hand in Hand mit Partnern aus der Industrie, um kosteneffiziente und innovative Lösungen auf jeder Ebene der Wertschöpfungskette anzubieten, von Materialien bis hin zu Systemen.

Wir freuen uns darauf, mit Ihnen zusammenzuarbeiten.

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Forschungsschwerpunkte

Unsere FuE-Tätigkeiten konzentrieren sich auf die folgenden Bereiche:

Hochfrequenz-Packaging
- Messung und Charakterisierung von Packaging-Materialien, -Prozessen und Interconnects in Abhängigkeit von Frequenz (bis 500 GHz), Temperatur (-40°C bis 200°C), Feuchtigkeit und Alterungsprozessen
- Entwurf und Optimierung von anwendungsspezifischen HF-Packaging-Plattformen (z. B. AiP/AoP) für die heterogene Systemintegration von aktiven Bauelementen (SiGe, GaAs, GaN...), Antennen und passiven Komponenten
- Untersuchung neuartiger Metamaterialkonzepte für anwendungsspezifische HF-Packages und Komponenten
Komponenten und Module für Kommunikation und Computing
- Entwicklung von anwendungsspezifischen Antennen-Arrays, energieeffizienten Frontend-Modulen und aktiven Antennensystemen für:
  - Mobilfunknetzinfrastruktur (z. B. Basisstationen für RAN) und drahtlose Schnittstelle von Endgeräten und Systemen, z. B. für 5G & 6G-Konnektivität.
  - Satelliten-Kommunikation (LEO, MEO, GEO), unter Berücksichtigung von Bodenstationen und Raumsegmenten
- Entwurf, Messung und Optimierung von High-Speed-Interposern, -Boards und -Modulen im Hinblick auf Signal- und Powerintegrität für High-Performance-Computing (HPC), künstliche Intelligenz (KI) und Big-Data-Anwendungen
Radar- und Näherungs-Sensorsysteme
- Design, Integration und Middleware-Entwicklung neuartiger Radarsensoren (einschließlich KI-Signalverarbeitung) für Anwendungen in den Bereichen Automobil, Logistik, Transport und Heimautomatisierung
- Entwicklung kostengünstiger, miniaturisierter und anwendungsspezifischer Radar- und Näherungssensorsysteme für Anwendungen in den Bereichen Medizin und Gesundheitswesen, Industrieautomatisierung, Smart Farming und Sicherheit
Drahtlose Sensorknoten und -systeme
- Low-Power-Systemdesign von energieautarken drahtlosen Sensorknoten für Anwendungen in den Bereichen Smart Farming, Smart Factory und Smart City
- Implementierung von hardwarebasierten KI-Algorithmen zur Datenvorverarbeitung
- Führendes drahtloses Überwachungssystem für Freileitungen
- Kollektive Intelligenz in dezentralen und verteilten Systemen
Mikro-Energiespeicherung
- Entwicklung von Mikrobatterien für ultra-miniaturisierte medizinische Anwendungen und energieautarke Sensoren
- Materialentwicklung für Mikrobatterien: Festkörperelektrolyte und neuartiges Batterie-Packaging
- Wasserstoffspeicherung, galvanische Zink-Zellen und aufladbare Ni-Zn Batterien
Physikalische Design-Tools & Software
- Algorithmen des maschinellen Lernens für Big Data-Anwendungen
- Planungs-Tools für IOT-Systeme
- Entwicklung von Add-on-Layout-Tools unter Berücksichtigung von EMC-, thermischen und HF-Anforderungen

Leistungsangebot

Wir bieten Dienstleistungen in den folgenden Bereichen:

Machbarkeitsstudien für die anwendungsspezifische Entwicklung neuer mikroelektronischer Komponenten, Module und Systeme

Beratung zu neuen und zukünftigen Technologien (z. B. 5G, 6G, THz-Sensorik...) für die Industrie (KMU und Großunternehmen) sowie für Kommunen, Landes- und Bundesbehörden

Drahtlose Sensorknoten und -systeme
- Low-Power-Systemdesign (Hardware & Software) und Integration von energieautarken drahtlosen Sensorknoten für die folgenden Anwendungsbereiche:
  - Smart Farming, Smart Factory und Smart City
  - Überwachung von Freileitungen
- Entwicklung von proprietären Protokollen für drahtlose Sensorknoten
- Implementierung von Edge KI Algorithmen zur Datenvorverarbeitung
- Stromversorgung und Energiemanagement in mikroelektronischen Systemen
- Entwurf und Entwicklung skalierbarer dezentraler Systeme
Radar- und Näherungs-Sensorsysteme
- Design, Integration und Middleware-Entwicklung neuartiger Radarsensoren (einschließlich KI-Signalverarbeitung) für Anwendungen in den Bereichen Automobil, Logistik, Transport und Heimautomatisierung
- Entwicklung kostengünstiger, miniaturisierter und anwendungsspezifischer Radar- und Näherungssensoren für Anwendungen in den Bereichen Medizin und Gesundheitswesen, industrielle Automatisierung, Smart Farming und Sicherheit
Komponenten und Module für Kommunikation und Computing
- Entwicklung von anwendungsspezifischen Antennen-Arrays, energieeffizienten Frontend-Modulen und aktiven Antennensystemen für:
  - Mobilfunknetzinfrastruktur (z. B. Basisstationen für RAN) und drahtlose Schnittstellen von Endgeräten und Systemen, z. B. für 5G & 6G-Konnektivität.
  - Satelliten-Kommunikation (LEO, MEO, GEO), unter Berücksichtigung von Bodenstationen und Raumsegmenten
- Entwurf, Messung und Optimierung von High-Speed-Interposern, -Boards und -Modulen im Hinblick auf Signal- und Powerintegrität für High-Performance-Computing (HPC), künstliche Intelligenz (KI) und Big-Data-Anwendungen
Hochfrequenz-Packaging
- Messung, Charakterisierung und Analyse von Packaging-Materialien und Prozessen in Abhängigkeit von Frequenz (bis 500 GHz), Temperatur (-40°C bis 200°C), Feuchtigkeit und Alterungsprozessen
- Entwurf, Messung und Optimierung von Packaging-Verbindungen bis zu 500 GHz
  - Chip-Verbindungen (z. B. Bonddrähte, Flip-Chip-Verbindungen), Leitungen und Durchkontaktierungen
  - Package-zu-Board und Board-zu-Board-Verbindungen (z. B. BGA-Balls, Sinter-Verbindungen)
  - HF-Steckverbinder
Mikroenergie-Speicherung
- Entwurf und Herstellung von kundenspezifischen Mikrobatterien mit anwendungsspezifischen Abmessungen, Temperatur, Spannung und Leistungsbereich
- Batterie-Test-Service und Beratung
- Elektrochemische Tests für neuartige Batteriesysteme
Physikalische Design-Tools & Software
- Planungs-Tools für IoT-Systeme
- Entwicklung von Add-on-Layout-Tools unter Berücksichtigung von EMC-, thermischen und HF-Anforderungen
- Datenbank-Systeme für die Verarbeitung von Daten aus Sensornetzen
- Bereitstellung von Client-Server-Architekturen für die Datenanalyse

Ausstattung

Advanced System Engineering Lab

Das Advanced System Engineering Laboratory besteht aus mehreren elektrotechnischen Laboren modernster Ausstattung und einem Pool unterschiedlicher industriekompatibler Entwurfswerkzeuge. Orientiert an den drei Anwendungsbereichen unserer Forschungsarbeiten bieten wir hier umfassende Unterstützung mit State-of-the-Art Geräten.

Hochfrequenztechnik - Ausstattung und Tools

Mikrosystemtechnik - Ausstattung und Tools

Mikrobatterie-Linie

Arbeitsgruppen

Die Abteilung ist in acht FuE-Gruppen unterteilt.

Drei Gruppen führen FuE-Arbeiten zu miniaturisierten und low-power drahtlosen Sensorknoten, Energiespeicherkomponenten sowie zu physikalischen Design-Tools und Software durch.

Sensor Nodes & Embedded Microsystems / Leitung: Carsten Brockmann

Physical Design Tools & Software / Leitung: Bernd Stube

Micro Energy Storage & Smart Power / Leitung: Dr. Robert Hahn

Fünf Gruppen führen FuE-Arbeiten zu HF-Packaging sowie zu HF-Komponenten, -Modulen und -Systemen für Sensorik, Kommunikation und Computing durch und decken damit die gesamte Anwendungs-Wertschöpfungskette von Materialien bis zu Systemen ab.

High-Frequency Materials / Leitung: Dr. rer. nat. Julia-Marie Köszegi

High-Frequency Interconnects & Components / Leitung: Michael Kaiser (komm.)

Wireless Communication Modules / Leitung: Michael Kaiser

Radar Frontends & Modules / Leitung: Dr.-Ing. Christian Tschoban

Außenstelle, Hochfrequenz-Sensoren & High-Speed Systeme / Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Ivan Ndip