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Sensor ASIC - Forschungsvorhaben

Untertage-Pumpensensoren für die Geothermie sollen zuverlässig Betriebsdaten der Förderbohrung sowie des Tauchpumpenantriebes liefern. Bei Umgebungstemperaturen von über 175°C und einer geforderten Lebensdauer von mindestens 5 Jahren ist dies eine große technische Herausforderung, zumal eine hohe Messgenauigkeit gefordert wird, ohne die Sensoren erneut kalibrieren zu können. Hier setzt das Projekt Sensor ASIK an.

Steckbrief

Programm/ Zuschussgeber	BMWi
Akronym	Sensor ASIC
Titel/ Thema	Zuverlässiges und kostengünstiges, ASIC-basiertes Messsystem zur Überwachung von Tauchpumpen in der Tiefen Geothermie
Identifikation/ Zuwendungsnummer	03EE4012
Durchführungszeitraum	2020-03-01 – 2023-02-28
Geschätzte Kosten/ Zuwendungsbetrag	2.316.138,00 EUR
Sonstiges

Wesentliche Forschungsschwerpunkte

Um die Projektanforderungen erfüllen zu können, müssen unterschiedliche Technologien weiterentwickelt und in einem System integriert werden. Die wichtigsten sind

aktive Elektronikkomponenten für die Messdatenerfassung, Stromversorgung und Datenübertragung
Sensorsysteme für die Aufnahme von Temperatur, Druck und Vibration
zuverlässige Aufbau- und Verbindungstechnik für Hochtemperatur-Elektroniken.

Im angestrebten Projekt sollen alle analogen und digitalen Funktionen eines Untertage-Pumpensensors in einem ASIC für gemischte Signale integriert werden. Dabei soll ein gemeinsames Front-End-Design für zwei verschiedene Silicon-On-Insulator-Fertigungstechnologien verwendet werden. Zum einen soll die 180 nm-Technologie von X-FAB hinsichtlich ihrer Langzeitfestigkeit bei 175°C untersucht werden, zum anderen soll die Funktionalität der 350nm-Technologie von Fraunhofer bei bis zu 250°C nachgewiesen werden. Aufgrund fehlender kommerzieller Lösungen soll ein MEMS-basierter Vibrationssensor entwickelt werden, der Beschleunigung von bis zu 10g bei Temperaturen von mindestens 175°C zuverlässig erfassen kann. Darüber hinaus soll für einen MEMS-basierten Drucksensor die Schaltung für Anregung und Auswertung entwickelt werden. Zur Integration aller Komponenten wird eine neuartige, kostenreduzierte MCM-Plattform angestrebt, die über eine Laufzeit von 5 Jahren maximale Temperaturen ertragen kann. Dafür sollen neue Substratwerkstoffe, Aufbau- und Verbindungstechnik, Beschichtungen und Gehäuse-Konstruktionen entwickelt und untersucht werden.