Dieci miliardi di sensori Bosch nei telefoni cellulari, nelle auto e nelle console di gioco sotto l’albero

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Anche quest’anno i doni sotto l’albero di Natale emetteranno bip, ronzii e onde radio: secondo Bitkom, il 70% dei tedeschi regalerà oggetti digitali. Per esempio, uno smart watch, una console di gioco o, naturalmente, uno smartphone. Questo significa che sotto molti alberi di Natale quest’anno ci sarà anche Bosch: in più della metà degli smartphone del pianeta, infatti, c’è almeno un sensore MEMS Bosch, mentre su ogni nuova automobile ce ne sono in media cinque. Ma ce ne sono milioni di più nei droni, nelle console di gioco, nei braccialetti per il fitness e nei robot aspirapolvere. Bosch ha prodotto più di 10 miliardi di questi sensori nella sua fabbrica di Reutlingen, 40 km a sud di Stoccarda, a partire dal 1995. “I sensori MEMS sono gli elementi fondamentali del mondo connesso. Dotano gli oggetti quotidiani di percezioni sensoriali e li collegano a Internet” ha dichiarato Jens Fabrowsky, membro dell’executive management della divisione Automotive Electronics di Bosch. A giudicare dalla rapidità con cui cresce il numero dei dispositivi connessi, Gartner prevede che entro il 2020 ce ne saranno 20 miliardi nel mondo: in altre parole, non potremo più fare a meno dei sensori MEMS.

Dieci miliardi di sensori
Rettangolari o quadrati, più piccoli dell’estremità di uno spillo e spessi da 1 a 4 mm, individuare questi componenti non è affatto semplice. Ma per quanto apparentemente insignificanti al primo sguardo, i sensori MEMS sono in realtà fondamentali per il mondo connesso. “I sensori MEMS misurano il mondo e insegnano ai sistemi elettronici a vedere e sentire” ha spiegato Fabrowsky. Grazie ai sensori MEMS, i droni si muovono con fluidità e possono essere controllati con precisione anche se c’è vento. Installati nei fitness tracker e negli smart watch, contano i passi, i gradini e le calorie. I recettori estremamente precisi di questi minuscoli sensori misurano la temperatura, la pressione atmosferica, l’umidità e anche la qualità dell’aria. Consentono una maggiore efficienza del controllo dei sistemi di climatizzazione e ventilazione interni e quando, per esempio, le riunioni si protraggono per molto tempo, possono attivare un promemoria sullo smartphone che segnala che l’aria è consumata. I primi sensori MEMS sviluppati quasi 25 anni fa non erano destinati alla tecnologia domotica o all’elettronica di consumo, bensì alle automobili. Questi componenti forniscono i dati alle centraline elettroniche delle auto segnalando quando l’auto frena o accelera e in quale direzione procede, oppure sono utilizzati nei sistemi di sicurezza come ABS e ESP. Inoltre, il GPS non perde mai di vista la destinazione anche se il segnale viene temporaneamente interrotto.

Che cosa sono esattamente i sensori MEMS?
I sistemi microelettromeccanici, o MEMS, sono una combinazione di componenti elettronici e meccanici. Ogni sensore MEMS è composto da minuscole strutture di silicio integrate su un wafer con un particolare tipo di incisione. Per esempio, viste al microscopio, le strutture di un sensore di accelerazione appaiono come sottilissimi pettini disposti in sequenze opposte e intrecciate. Alcune di queste sottili strutture a pettine misurano solo 4 micrometri di larghezza, l’equivalente di un decimo di una zampa di formica. La forza di un’auto che accelera o frena causa lo schiacciamento dei pettini. Questo movimento cambia la tensione elettrica tra i singoli denti trasformando una forza meccanica in un segnale elettrico. Una centralina elettronica interpreta il segnale e lo elabora ulteriormente convertendolo in valore digitale. Bosch ha sviluppato il processo di produzione per la tecnologia MEMS quasi 25 anni fa, e quel processo è ancora la base dei cicli di produzione odierni, che richiedono 14 settimane e diverse centinaia di passaggi. Questi minuscoli sensori sono prodotti in laboratori sterili perché anche le più piccole particelle atmosferiche comprometterebbero la loro produzione.