FOR 1522:  Multiphysikalische Synthese und Integration komplexer Hochfrequenz-Schaltungen - MUSIK

• Fachliche Zuordnung: Informatik, System- und Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 169536409

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind mechanisch bewegliche Bauelemente im Mikrometermaßstab, deren Bewegungen durch elektrische Signale angeregt und ausgelesen werden können. Die Forschergruppe verfolgt das Ziel, die Grundfunktionen von MEMS bei hohen Frequenzen, nämlich Verstärken, Steuern, Oszillieren und Schalten, in den Entwurf komplexer Hochfrequenz (HF)-Schaltungen einzubeziehen. Durch die Zusammenführung mikroelektronischer und mikromechanischer Eigenschaften auf Bauelemente-, Baugruppen-, Schaltungs- und Systemebene wird eine neuartige Schaltungstechnik, die "HF-Mikromechatronik" erschlossen, die den bisher in der HF-MEMS-Forschung auf die Herstellungstechnologie und einzelne Bauelemente gerichteten Fokus auf eine anwendungsorientierte Systemebene hebt, so zum Beispiel für die Mobilkommunikation. Einen Kernansatz der Forschergruppe bildet die multiphysikalische Modellierung und Simulation, die unter Einbeziehung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unterschiedlicher Fachdisziplinen die verkoppelten elektrischen und mechanischen Eigenschaften von HF-MEMS sowohl in der mathematischen Beschreibung als auch in den physikalisch unterschiedlichen Wirkungen elektronischer und mechanischer Funktionen berücksichtigt, so auch deren unerwünschte wie nutzbare Verkopplungen. Dazu tritt eine zugeschnittene Herstellungstechnologie zur gleichzeitigen Fertigung mikroelektronischer und mikromechanischer Bauelemente, bei der Silicium- und Keramiktechnologien in ein Silicium-Keramik-Verbundsubstrat (SiCer) zusammengeführt werden. Dieses Verfahren wurde am IMN MacroNano® der TU Ilmenau originär erforscht und ermöglicht erst die konsequente Umsetzung einer mikroelektromechanischen HF-Schaltungstechnologie. Für die Forschergruppe ergeben sich folgende Zielsetzungen, die gemeinsam adressiert, in zueinander ergänzend konzipierten Teilprojekten erforscht und gemeinsam überprüft bzw. demonstriert werden: Modell- und Systementwurf sowie Systemanalyse komplexer HF-Schaltungen; integrierte mikroelektronisch-mikroelektromechanische HF-Baugruppen und Schaltungen; Systemsimulation und Integrationsanalyse nicht idealer HF-MEMS; Abstraktionsebenen übergreifende Simulationen und Tests; mikromechanische und mikroelektronische Integration mittels SiCer-Verbundsubstrat; Demonstration des Ansatzes anhand ausgewählter Teilsysteme.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• HF-Frontend-Funktionsgruppen (Antragsteller Hein, Matthias )
• HF-MEMS-Bauelemente, M-Systeme und Hybridintegration (Antragsteller Hoffmann, Martin )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Hein, Matthias )
• Modell- und Systementwurf (Antragsteller Sommer, Ralf )
• Multiphysikalischer Schaltungsentwurf basierend auf mikroakustischen HF-MEMS-Komponenten (Antragstellerin Hagelauer, Amelie )
• SiCer-Technologie für HF-MEMS (Antragsteller Müller, Jens )
• Systemsimulation und Integrationsanalyse nicht-idealer HF-MEMS (Antragsteller Fischer, Georg )
• Test und Simulation (Antragsteller Schäffel, Christoph )
• Verkettung der Funktionsgruppen und HF-Systemintegration (Antragsteller Hein, Matthias )

• Sprecher: Professor Dr. Matthias Hein