Horizon2020-supported Highly Integrated Optical Sensors project successfully completed Projekt für hochintegrierte optische Sensoren mit Horizon2020-Unterstützung erfolgreich abgeschlossen
2019/11/20
The HIOS consortium developed and launched the world’s first light sensor with fully integrated optical stack including multiple filters, lenses and an aperture replacing multiple discrete components
Das HIOS-Konsortium hat den weltweit ersten Lichtsensor mit vollständig integriertem optischen Stack entwickelt und auf den Markt gebracht, der mehrere Filter, Linsen und eine Blende enthält und so verschiedene diskrete Komponenten ersetzt
Premstaetten, Austria (November 20, 2019) -- ams (SIX: AMS), a leading worldwide supplier of high performance sensor solutions and coordinator of the Highly Integrated Optical Sensors (HIOS) consortium (https://www.fti-hios.eu/) announces the successful completion of this project.
Funded EUR 3 million under the Horizon2020 Grant Agreement nr. 720531 (Fast Track to Innovation), the EUR 4.3 million HIOS project enables ams and its consortium partners, the process and equipment suppliers APC, Boschman and Bühler Leybold Optics, to stay at the forefront of sensor integration and drive competitiveness in their respective markets.
Verena Vescoli, Senior Vice President R&D at ams, said: “Thanks to Horizon2020 funding from the European Union and superb collaboration from all partners in the HIOS Consortium, we’ve been able to drive market innovation at a far faster rate than would have otherwise been possible. This is a great example of how European companies can work together to compete on the world stage supported by the European Union.”
Sensors, sensors everywhere!
From personal mobile device to wearables smart homes, offices, cars, and more, people are surrounded by sensors. Sensor functionality is evolving rapidly, from making our phones more intuitive and lighting solutions more intelligent to conserving battery power and enabling breakthrough medical technologies. Sensors therefore play a key role in many applications in markets including mobile and consumer, automotive, and industrial. One thing is constant across these fields: the challenging demand for high performance, such as high sensitivity or low power consumption, often in combination with small size and low cost. However, this drives the need for sensor integration with electronics and other system components which can be highly complex to achieve.
The Highly Integrated Optoelectronic Sensor Consortium
The HIOS Consortium addressed this need for collaborative innovation in the growing market for intelligent light sensors. In particular, HIOS developed and launched the world’s first light sensor with fully integrated optical stack including multiple filters and an aperture replacing multiple discrete components. The sensor in 3D technology, IC filter and Wafer Level Optics integration technology developed in the HIOS project is also expected to bring further cost-efficient, very small, and high-performance sensors to the market. ams established a high-volume production environment for 3D/Through Silicon Via (TSV) process technology which has now been extended by equipment and processes for on-chip inorganic optical filters and wafer level molding to form on-chip optical components.
Leading in optical sensor products
HIOS’ ambitious goal was to develop an industry-leading class of new optical sensor products offering the highest possible integration of components and miniaturization. Departing from the initial concept for an Ambient Light Sensor, the project focused on enabling the later launch of a color sensor as an achievable target. To reach this shared goal, all partners had to push the boundaries of capabilities in their fields while cooperating seamlessly at the same time.
Bühler Leybold Optics developed and enhanced new equipment for advanced optical interference filter processing and announced its new deposition tool for high performance optical coating, HELIOS Gen II, in February 2019. This is the latest version of its highly-successful sputter tool with improved layer distribution and enhanced low particle process. New hardware and PARMS+ process lead to a tighter specification with high productivity and yield. Boschman successfully established a new level of accuracy with its molding tool and process development for optical packaging applications being capable to form diffusor layers, lenses and apertures.
Innovation successfully demonstrated
As planned, all these developments were successfully demonstrated for implementation on the ams family of ambient light sensors products. Based on the excellent quality of the interference filters developed throughout this project, new spectral color sensor products could be designed covering applications from UV, visible and infrared wavelengths.
In 2018, a first color sensing product was launched delivering the first engineering samples for a miniaturized 18 channel (3x6) spectral sensor family AS7265x.
Given high interest in these new highly-integrated sensing applications, ams successfully launched the AS7341 color sensor, an 11-channel spectrometer for spectral identification and color matching applications, in January 2019. With 8 optical channels, this sensor enables new spectral sensing functions for mobile devices covering the whole visible range from UV to near infrared. With an additional 3 extra channels for Clear, NIR and Flicker it also allows exact determination of 50Hz or 60Hz ambient light flicker to minimize distortion of ambient light sources.
More information on ams European research projects can be found at https://ams.com/eu-projects
Premstaetten, Österreich (20. November 2019) -- ams (SIX: AMS), ein weltweit führender Anbieter von Hochleistungssensorlösungen und Koordinator des Konsortiums für hochintegrierte optische Sensoren (HIOS / https://www.fti-hios.eu/), gibt den erfolgreichen Projektabschluss bekannt.
Das 4,3 Mio. Euro teure HIOS-Projekt wurde mit 3 Mio. EUR im Rahmen der Horizont2020-Finanzhilfevereinbarung Nr. 720531 (Fast Track to Innovation) unterstützt. Die Ergebnisse aus HIOS ermöglichen ams und seinen Konsortialpartnern, den Prozess- und Maschinenlieferanten APC, Boschman und Bühler Leybold Optics, führend bei der Sensorintegration zu bleiben und die Wettbewerbsfähigkeit in ihren jeweiligen Märkten zu steigern.
Verena Vescoli, Senior Vice President R&D bei ams, sagte: „Dank der Horizon2020-Finanzierung durch die Europäische Union und der hervorragenden Zusammenarbeit aller Partner im HIOS-Konsortium konnten wir die Marktinnovation weitaus schneller vorantreiben, als dies sonst der Fall gewesen wäre. Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie europäische Unternehmen zusammenarbeiten können, um - von der Europäischen Union unterstützt - auf dem Weltmarkt zu bestehen.“
Sensoren, Sensoren überall!
Von Mobilgeräten über sogenannte Wearables bis hin zu Smart Homes, Büros, Autos und vielem mehr, Menschen sind heutzutage überall von Sensoren umgeben. Die Sensorfunktionalität entwi-kelt sich rasant weiter, so werden unsere Mobilgeräte immer intuitiver, Beleuchtungslösungen immer intelligenter, um weniger Strom zu verbrauchen, und in der Medizintechnik gelingen bahnbrechende Entwicklungen. Sensoren spielen deshalb eine Schlüsselrolle in vielen Anwendungen und Märkten, wie Mobilfunk, Consumer, Automobil und Industrie. Diese Bereiche haben eines gemein: sie haben hohe Ansprüche an die Leistungsfähigkeit der Sensoren, wie z. B. hoher Sensitivität bei niedrigem Stromverbrauch, fordern aber gleichzeitig geringe Abmessungen und niedrigen Kosten. Dies führt jedoch dazu, dass die Integration des Sensors mit der Elektronik und anderen Systemkomponenten unabdingbar ist, und das Gesamtsystem damit sehr komplex sein kann.
Das „Highly Integrated Optoelectronic Sensor“-Konsortium
Das HIOS-Konsortium behandelte die Notwendigkeit, Innovation auf dem wachsenden Markt für intelligente Lichtsensoren in Kooperation zusammenzuführen. Das Ergebnis dieser Entwicklungsbemühungen ist der weltweit erste Lichtsensor mit vollständig integriertem optischem Aufbau, der mehrere Filter und eine Apertur enthält, und damit mehrere diskrete Komponenten ersetzt. Der im HIOS-Projekt entwickelte Sensor in 3D-Technologie, auf Basis von IC-Filter und Wafer Level Optics-Integrationstechnologie, wird voraussichtlich weitere kosteneffiziente, extrem kleine und leistungsstarke Sensoren ermöglichen. ams erstellte eine hochvolumige Produktionsumgebung für die 3D / Through Silicon Via (TSV) -Prozess-Technologie, die nun um Geräte und Verfahren für anorganische optische On-Chip-Filter und das Spritzpress-Verfahren („Molding“) auf Waferebene erweitert wurde, um optische On-Chip-Komponenten zu herzustellen.
Führend bei optischen Sensorprodukten
Das ehrgeizige Ziel von HIOS war es, eine industrieweit führende Klasse neuer optischer Sensorprodukte zu entwickeln, die eine höchstmögliche Integration von Komponenten und Miniaturisierung bieten. Ausgehend von dem anfänglichen Konzept für einen Umgebungslichtsensor konzentrierte sich das Projekt darauf, die spätere Einführung eines Farbsensors als erreichbares Ziel zu ermöglichen. Um dieses gemeinsame Ziel zu erreichen, mussten alle Partner die Grenzen ihrer Fähigkeiten in ihren Bereichen erweitern und gleichzeitig nahtlos zusammenarbeiten.
Bühler Leybold Optics entwickelte und erweiterte neue Geräte für die Verarbeitung von optischen Interferenzfiltern und kündigte im Februar 2019 die neue Abscheidungsmaschine (Sputter-tool) für die optische Hochleistungsbeschichtung, HELIOS Gen II, an. Dies ist die neueste Version der äußerst erfolg-reichen Sputter-Tools mit verbesserter Schichtverteilung und einem weiterentwickelten partikelarmen Prozess. Neue Hardware und der sog. PARMS +-Prozess ermöglichten eine präziesere Spezifikation bei höherer Produktivität und Ausbeute. Boschman hat mit der Entwicklung von Spritzpress- („Mold“-) Maschinen und Verfahren für optische Packaging-Anwendungen, mit denen Diffusorschichten, Linsen und Aperturen erzeugt werden können, ein neues Maß an Genauigkeit erreicht.
Innovationen erfolgreich demonstriert
Alle diese Entwicklungen wurden wie geplant erfolgreich bei der Entwicklung und Herstellung der Umgebungslichtsensor-Familie von ams implementiert. Basierend auf der herausragenden Qualität der Interferenzfilter, die in diesem Projekt entstanden sind, konnten neue Spektralfarbsensorprodukte entwickelt werden, die Anwendungen für UV-, sichtbare und infrarote Wellenlängen abdecken.
Im Jahr 2018 wurde ein erstes Farbsensorprodukt vorgestellt, das die ersten technischen Muster für eine miniaturisierte 18-Kanal (3x6) -Spektralsensorfamilie AS7265x darstellte.
Aufgrund des großen Interesses an diesen neuen hochintegrierten Sensoranwendungen hat ams im Januar 2019 den Farbsensor AS7341, ein 11-Kanal-Spektrometer für Spektralidentifizierungs- und Farbanpassungsanwendungen, erfolgreich auf den Markt gebracht. Mit 8 optischen Kanälen ermöglicht dieser Sensor neue spektrale Erkennungsfunktionen für mobile Geräte, die den gesamten sichtbaren Bereich von UV bis nahem Infrarot abdecken. Mit 3 zusätzlichen Kanälen für Clear, NIR und Flicker kann auch das Flimmern des Umgebungslichts bei 50 Hz oder 60 Hz genau bestimmt werden, um die Verzerrung der Umgebungslichtquellen zu minimieren.
Weitere Informationen zu den europäischen Forschungsprojekten von ams finden Sie unter https://ams.com/eu-projects.