Designing an ASIC For BLE Backscattering:
Innovative Masterarbeit überzeugt an den IMES Lectures
Im Rahmen der IMES Lectures präsentierte Yanick Schoch seine Masterprojektarbeit „Designing an ASIC for BLE Backscattering“. Seine herausragende Einzelleistung wurde bereits im Vorfeld mit dem Best Thesis Award 2025 – Semiconductor Technologies ausgezeichnet, bei dem er den dritten Platz erreichte.
Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Entwicklung eines besonders energieeffizienten ASICs, der ein Backscattering-Verfahren für Bluetooth Low Energy (BLE) nutzt. Dieses Kommunikationsprinzip gilt als Alternative zu etablierten RFID-Systemen: Das Gerät erzeugt kein eigenes Funksignal, sondern moduliert ein vorhandenes Trägersignal und reflektiert es zurück. Ein Ansatz, der den Energiebedarf drastisch reduziert. Technisch realisiert wird dies durch ein schnelles und präzises Umschalten zwischen einem 4 und 4.5-MHz-Clock, wodurch Informationen effizient im reflektierten Signal codiert werden können.
Ein besonderer Höhepunkt des Vortrags war die Vorstellung des vollständigen Chip-Layouts. Bemerkenswert ist dabei, dass im Rahmen eines Masterprojekts an der OST/IMES ein vollwertiger Mikrochip nicht nur konzeptionell entworfen, sondern bis zur physischen Implementierung umgesetzt wurde.
Die Arbeit von Yanick Schoch leistet einen sichtbaren Beitrag zur Weiterentwicklung energieeffizienter Funksysteme. Bestätigen die Messungen die vielversprechenden Simulationsergebnisse, steht einer Publikation in einer Fachzeitschrift kaum etwas im Wege.
Piezoelektrische Sensorik: Vom Kristall zur Anwendung
Den Hauptvortrag hielt Christoph Nägeli von Kistler Instrumente AG. Die in Winterthur ansässige Firma produziert Druck-, Kraft- und Beschleunigungssensoren, das eigentliche Messelement sind dabei piezoelektrischen Kristalle. Nach einem kurzen Ausflug in die Geschichte des piezoelektrischen Effektes und der Firmengeschichte, Kistler Instrumente AG wurde 1959 auf der Grundlage des von Walter Kistler erfundenen Ladungsverstärkers gegründet, ging es gleich tief in die Materie.
So erfuhr das zahlreiche Publikum, dass die Kristalle von Kistler ähnlich wie bei der Siliziumwafer-Herstellung selber gezüchtet werden. Die Kristalle werden danach je nach benötigter Sensitivitätsrichtung in Scheiben geschnitten und in die Sensoren verbaut. Ladungsverstärker wandeln die Ladungen in Spannungssignale um. Da die Ladungen sehr klein sind, verschlechtern auch kleinste Leckströme und parasitäre Effekte die Leistung. Eine Kernkompetenz von Kistler ist daher das Wissen um diese Effekte und das Knowhow, sie zu reduzieren. Wurden früher separate Ladungsverstärker gebaut, so hat Kistler in den letzten Jahren – zusammen mit dem IMES – eigene winzige ASICs mit den Verstärkerschaltungen entwickelt, die nun direkt in die Sensoren verbaut werden können. Die Performance wird damit nochmals gesteigert.
Gegen Ende beschrieb Christoph Nägeli einige Einsatzmöglichkeiten: von Formel-1-Motoren bis zu Marsrobotern, in extremen Umgebungen fühlen sich die Sensoren von Kistler wohl.
Nach interessierten Fragen aus dem Publikum und dem Dank von Prof. Guido Keel, traf man sich zum Apéro, wo noch lange gefachsimpelt wurde.