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Cool Silicon-Projekt treibt die Vision einer Energieselbstversorgung in der Elektronik voran

„Modulare Schaltungsbausteine zur Gewinnung von Umgebungsenergie am Beispiel eines Display-Controllers mit Elektronik zur Energieselbstversorgung für bistabile Displays in batterielosen, sensorzentrischen RFID-Anwendungen“ sind der Forschungsgegenstand von Cool Display. Dieses Teilprojekt des sächsischen Spitzenclusters Cool Silicon soll Schaltungsbausteine entwickeln, die in der Lage sind, Energie aus der Umgebung zu gewinnen.

 

„Diese Bausteine sollen in unterschiedlichen Schaltkreisen zur Unterstützung der Energieversorgung bzw. zur Deckung des gesamten Energiebedarfs des Schaltkreises zum Einsatz kommen“, erläutert Projektkoordinator Professor Dr. Wolf-Joachim Fischer vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden. „Das Projekt soll damit einen wichtigen Beitrag zur Vision der selbstversorgten Elektronik leisten.“

 

An dem Forschungsprojekt, das durch die Sächsische AufbauBank mit 1,08 Millionen Euro gefördert wird, beteiligen sich auch die Infineon Dresden GmbH, die Microelectronik Packaging Dresden GmbH und die KSW Microtec AG Dresden.

 

„Viele relevante Sensoranwendungen heutzutage benötigen wenig Energie und eignen sich deshalb zur Energieselbstversorgung“, sagt Fischer. „Diese Möglichkeit wird in der Regel nicht wahrgenommen, weil dafür noch keine geeigneten technischen Lösungen zur Verfügung stehen. Das Projekt Cool Display soll einen ersten Versuch wagen, das so genannte Energy Harvesting in den Chipentwurf einzubeziehen. Dazu wollen wir eine Bibliothek mit Standard-Baugruppen zur Energiegewinnung entwerfen, die in unterschiedlichen Schaltkreisen eingesetzt werden können.“

 

Bestehende Lösungen sind weitgehend proprietär und können daher in kundenspezifische Schaltkreise für die Energieselbstversorgung nicht integriert werden. Darüber hinaus sei die Mehrheit der Lösungen auf wenige, sehr spezifische Anwendungsfälle zugeschnitten. Dies führe zu Einschränkungen in der Wahl aktorischer Elemente zur Energiegewinnung und deshalb auch bei der vom Kunden gewünschten Anwendung.

 

Als gemeinsamen Demonstrator wollen die Cool-Display-Projektpartner ein RFID-Label mit Display und Sensoren vorstellen, das energieautark arbeitet. Im Mittelpunkt dieses Vorhabens steht daher die Entwicklung eines energiearmen Display-Controllers mit integrierter Elektronik zur Gewinnung von Umgebungsenergie, welche thermischen, chemischen, optischen oder mechanischen Ursprungs sein kann, so Fischer: „Der Controller dient als Testvehikel eines Schaltkreises mit integrierter Elektronik zur Energieselbstversorgung.“„Modulare Schaltungsbausteine zur Gewinnung von Umgebungsenergie am Beispiel eines Display-Controllers mit Elektronik zur Energieselbstversorgung für bistabile Displays in batterielosen, sensorzentrischen RFID-Anwendungen“ sind der Forschungsgegenstand von Cool Display. Dieses Teilprojekt des sächsischen Spitzenclusters Cool Silicon soll Schaltungsbausteine entwickeln, die in der Lage sind, Energie aus der Umgebung zu gewinnen.

 

„Diese Bausteine sollen in unterschiedlichen Schaltkreisen zur Unterstützung der Energieversorgung bzw. zur Deckung des gesamten Energiebedarfs des Schaltkreises zum Einsatz kommen“, erläutert Projektkoordinator Professor Dr. Wolf-Joachim Fischer vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden. „Das Projekt soll damit einen wichtigen Beitrag zur Vision der selbstversorgten Elektronik leisten.“

 

An dem Forschungsprojekt, das durch die Sächsische AufbauBank mit 1,08 Millionen Euro gefördert wird, beteiligen sich auch die Infineon Dresden GmbH, die Microelectronik Packaging Dresden GmbH und die KSW Microtec AG Dresden.

 

„Viele relevante Sensoranwendungen heutzutage benötigen wenig Energie und eignen sich deshalb zur Energieselbstversorgung“, sagt Fischer. „Diese Möglichkeit wird in der Regel nicht wahrgenommen, weil dafür noch keine geeigneten technischen Lösungen zur Verfügung stehen. Das Projekt Cool Display soll einen ersten Versuch wagen, das so genannte Energy Harvesting in den Chipentwurf einzubeziehen. Dazu wollen wir eine Bibliothek mit Standard-Baugruppen zur Energiegewinnung entwerfen, die in unterschiedlichen Schaltkreisen eingesetzt werden können.“

 

Bestehende Lösungen sind weitgehend proprietär und können daher in kundenspezifische Schaltkreise für die Energieselbstversorgung nicht integriert werden. Darüber hinaus sei die Mehrheit der Lösungen auf wenige, sehr spezifische Anwendungsfälle zugeschnitten. Dies führe zu Einschränkungen in der Wahl aktorischer Elemente zur Energiegewinnung und deshalb auch bei der vom Kunden gewünschten Anwendung.

 

Als gemeinsamen Demonstrator wollen die Cool-Display-Projektpartner ein RFID-Label mit Display und Sensoren vorstellen, das energieautark arbeitet. Im Mittelpunkt dieses Vorhabens steht daher die Entwicklung eines energiearmen Display-Controllers mit integrierter Elektronik zur Gewinnung von Umgebungsenergie, welche thermischen, chemischen, optischen oder mechanischen Ursprungs sein kann, so Fischer: „Der Controller dient als Testvehikel eines Schaltkreises mit integrierter Elektronik zur Energieselbstversorgung.“