Forschungsfeld Integrierte Sensorsysteme
Im Forschungsfeld „Integrierte Sensorsysteme“ erforschen wir in Halbleitertechnologien gefertigte miniaturisierte Systeme aus mikroelektronischen und/oder mikroelektromechanischen Komponenten für sensorische Anwendungen sowie Methoden, um diese hochkomplexen Systeme effizient und sicher zu entwerfen.
Verbindung von analoger und digitaler Welt
Mit diesen Silizium-Chips mit wenigen Millimetern Kantenlänge lassen sich elektrische, mechanische und optische Größen direkt erfassen, verstärken, digitalisieren und übertragen. Sie sind mobil, energieeffizient, genau und leistungsfähig und stellen daher die Schlüsseltechnologie für das Internet-of-Things (IoT) dar. Durch funktionalisierte Chipoberflächen können weitere physikalische sowie chemische und biologische Parameter digitalisiert werden. Mit integrierten Sensorsystemen lassen sich Strukturgrößen im µm-Bereich realisieren und damit auch Eigenschaften im molekularen Maßstab erfassen, wie z.B. bei der Sequenzierung von DNA.
Neue Anwendungen und kommerzielle Technologien
Wir haben das Ziel, durch funktionale Integration und Miniaturisierung neue Anwendungen zu erschließen.
Unsere Forschung hat stets die industrielle Verwertung als Ziel. Wir fokussieren uns daher auf den Systementwurf mit kommerziellen Halbleitertechnologien. Hier können durch große Stückzahlen kompetitive und kostengünstige Lösungen erzielt werden. Zusätzlich werden der IP-Schutz und die Vertrauenswürdigkeit gestärkt.
Integrierte Sensorsysteme fließen in Lösungen für alle Zielmärkte des IMMS ein. Wir konzentrieren uns in den Leitanwendungen Sensorsysteme für die In-vitro-Diagnostik und RFID-Sensoren auf den Einsatz von integrierten Sensorsystemen in den Zielmärkten Life Sciences sowie Automatisierungstechnik und Industrie 4.0.
Kernthemen des Forschungsfeldes
Kernthema
CMOS-basierte Biosensoren
Wir erforschen CMOS-integrierte Transducer und deren Interaktion mit biologischen Rezeptoren. Sie bieten das Potenzial für präzise, digitale und kostengünstige Point-of-Care-Tests und können Eigenschaften im molekularen Maßstab erfassen.
Kernthema
ULP-Sensorsysteme
Wir erforschen und entwickeln Ultra-Low-Power (ULP)-Sensorsysteme, die mit sehr wenig Leistung auskommen und über integrierte Energiemanagement-Komponenten verfügen. Unser Ziel ist, damit neue Anwendungen für das Internet der Dinge zu erschließen.
Kernthema
KI-basierte Entwurfs- und Testautomatisierung
Wir forschen daran, den Entwicklungsprozess von integrierten Sensorsystemen mit KI sicher und kostengünstiger zu machen. KI kann die Entwickler im Prozess unterstützen, Fehler zu vermeiden und informelles Wissen automatisiert anzuwenden.
Kontakt
Kontakt
Eric Schäfer, M. Sc.
Leiter Mikroelektronik und Institutsteil Erfurt
eric.schaefer(at)imms.de+49 (0) 361 663 25 35
Eric Schäfer und sein Team erforschen Integrierte Sensorsysteme und hier insbesondere CMOS-basierte Biosensoren, ULP-Sensorsysteme und KI-basierte Entwurfs- und Testautomatisierung. Die Ergebnisse fließen in die Forschung an den Leitthemen Sensorsysteme für die In-vitro-Diagnostik und RFID-Sensoren ein. Er unterstützt Sie mit Dienstleistungen rund um die Entwicklung integrierter Schaltungen und mit KI-basierten Methoden für komplexe IC-Entwürfe.
Zugehörige Inhalte
Projekt
ScoreChip
Für eine flexible Mikrofluidik-Scanner-Plattform zum kostengünstigen Nachweis biochemischer Reaktionen entwickelt das IMMS einen SPAD-basierten Zeilensensor zur Chemolumineszenz-Detektion
Projekt
HoLoDEC
IMMS erforscht Ultra-Low-Power-Architekturen (ULP) und Schaltungskonzepte sowie energieeffiziente Edge-KI-Systeme mit Gesamtsystem-Energiemodellierung
Projekt
SensInt
Das IMMS entwickelt einen CMOS-Bildsensor zur zeitaufgelösten Fluoreszenzdetektion für die direkte Integration in mikrofluidische Kartuschen mittels 3D-Siebdruck.
Projekt
FluoResYst
Das IMMS entwickelt einen SPAD-basierten Sensor zum zeitaufgelösten Auslesen von Fluoreszenz-markierten DNA-Mikroarrays.
Referenz
Dr. Katja Nicolai, IL Metronic
„Aus meinem Blickwinkel sprechen die zahlreichen, in vielen Fällen mit Demonstratoren validierten Ergebnisse für sich. Die energieautarken und drahtlosen Lösungen bahnen den Weg für einfache und kostengünstige Nachrüstmöglichkeiten. Anwendungen sehe ich über Industrieprozesse hinaus unter anderem auch bei Transport und Logistik.“
Referenz
Sylvo Jäger, microsensys GmbH
„Wir schätzen die gemeinsame Zusammenarbeit mit dem IMMS seit mehreren Jahren. Es stellt für uns einen innovativen regionalen Technologiepartner dar, der uns bei der Umsetzung von Entwicklungsaufgaben im Bereich ASIC-Design, aber auch koordinierend bei der Durchführung von industriellen und öffentlich geförderten Verbundprojekten unterstützen kann.“
Referenz
Dr. Friedrich Scholz, Senova
„Die großen Herausforderungen bei der Entwicklung von Point-of-Care Test wurden vom IMMS sehr motiviert angegangen. Unsere Erfahrungen zeigen, dass das IMMS die biochemischen Prozesse anwendungsorientiert analysiert, versteht und modelliert. Die Partner setzen zudem die Anforderungen in ihren integrierten Systementwürfen um und passen die Systeme auch flexibel an.“
Referenz
Khalid Ishaque, Pixium Vision
„Das IMMS hat einen unverzichtbaren Beitrag zu unserem Ziel beigetragen, das Augenlicht von Erblindeten wiederherzustellen. Das IMMS entwickelte eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) für unser Netzhautimplantat. Diese ASICs nutzen wir in unseren aktuellen Systemen.“
NeuroSensEar: Neuromorphic acoustic sensing for the high-performance hearing aids of tomorrow
Claudia Lenk1. Yuxuang He2. Alirheza Hosseini2. Fang Zheng2. Aayushmi Mukherjee2. Jakob Abeßer2. Lina Jaurigue2. Kathy Lüdge2. Alexander Raake2. Tzvetan Ivanov2. Iko Pieper2. Paul Fritzsche3. Jan Küller3. Daniel Beer3. Stefan Schöneich4. Manuela Nowotny4. Sebastian Uziel5. Tino Hutschenreuther5. Martin Ziegler6.DAGA 2025, 51st Annual Meeting on Acoustics, DOI: doi.org/10.71568/dasdaga2025.523, March 17-20, 2025, Copenhagen, Denmark
1University Ulm, 89081 Ulm, Germany. 2Technische Universität Ilmenau, 98693 Ilmenau, Germany. 3Fraunhofer Institut für Digitale Medientechnologie IDMT, 98693 Ilmenau, Germany. 4Friedrich-Schiller-Universität Jena, 98693 Ilmenau, Germany. 5IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany. 6Carl-Albrechts-University Kiel, 24143 Kiel, Germany.Point-of-care solution for rapid monitoring of cytokine release syndrome by chemiluminescence cytokine detection on sensitive Single Photon Avalanche Diodes (SPAD) sensors
A. Lopes1. P. Scholz1. S. Allelein1. A. Kölsch1. E. Schäfer2. M. Wiener2. B. Saft2. N. Isserstedt-John3. D. Kuhlmeier1.18. Research Festival for Life Sciences, 30. Januar 2025, Leipzig
1Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI, Leipzig. 2IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany. 3microfluidic ChipShop, Jena.High-Sensitive Demodulator with Built-in Negative Offset Comparator for Passive UHF RFID Tags
Rohit Kesharwani1. Andre Jäger1. Martin Grabmann1. Georg Gläser1. Eric Schäfer1.IEEE RFID-TA 2024, Forum for advancing RFID technology and practice, Daytona Beach, FL, USA, December 18–20, 2024
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, 98693 Ilmenau, Germany.Miniaturisierte CMOS-basierte Multi-Sensor-Plattform für die Analytik und Diagnostik
Alexander Hofmann1. Florian Kögler1. Elisa Hilbrecht1. Victoria Dimova1. Eric Schäfer1.17. Dresdner Sensor-Symposium, 25. - 27. November 2024, Dresden, DOI: doi.org/10.5162/17dss2024/P38
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany.
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