Schlüssellochchirurgie und intelligente Etiketten, S. 2Keyhole surgery and intelligent labels, S. 2

Adlershofm a g a z i n

W i s s e n s c h a f t · W i r t s c h a f t · M e d i e n

Tiny technology to take on big challengesBerlin is becoming a centre for micro systems technology

Kleinste Technik für große Aufgaben

Berlin wird zum Zentrum der Mikrosystemtechnik

Sond

erheft

/Spec

ial ed

ition

2003

1/1 Seite Anzeige IBB(Filme)

„Ohne Mikrosystemtechnik werden wir wirtschaftlich keine Chance haben“, S. 8“Without microsystems technology, oureconomy has no future“, S. 8

Premiere für dieMikrosystemtechnik, S. 6Premiere for microsy-stems technology, S. 6

Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003 1

Edi tor ia l Ed i tor ia l

Up to date with thelatest trendsAs one of the key technologies of the21st century, microsystems technology,the miniaturisation of products, is ofequal importance to both science andthe economy.

Berlin provides the best prerequisites for becominga centre of systems integration for micro-techno-logy products, thanks to the unique concentra-

tion of research institutes and technology companiesoperating in this field. This is also the reason why fiveimportant research institutes established the Centre forMicrosystems Technology Berlin (ZEMI) here.

All these institutes are located in Adlershof, Berlin, theCity of Science, Technology and Media. Adlershof offersan ideal environment for scientists and businesses towork together and develop innovative networks. Alongwith optical technologies, microsystems technology isgrowing into one of the most significant fields of re-search and business in Adlershof.

The LASER OPTIK BERLIN (LOB) convention and tradefair has been organised by the Technologiestiftung Inno-vationsagentur Berlin GmbH (TSB), a foundation to pro-mote tech-nological innovations, and WISTA-MANAGE-MENT GmbH, since 1996. The initiator and co-organiserof the event is the highly renowned Max Born Institutefor Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI).Over the years, the LOB has become the second largestconvention of its kind in Germany. The success of theLOB has encouraged us to establish a second, similarevent, together with the Centre for Microsystems Tech-nology: the µSYS-Berlin.

As the organisers of the event, we are particularlypleased to have attracted high-ranking representativesfrom the Intel Corporation, the most important chip ma-nufacturer worldwide, as specialist contributors andguest speakers. We anticipate that the µSYS-Berlin willenjoy the same success as the LASER OPTIK BERLINevent. Our intention is to organise this new trade fair ona regular basis every two years, alternating with LASEROPTIK BERLIN.

We wish all those participating in the convention, theexhibitors and visitors, a successful few days in Adlers-hof, Berlin.

Voll im TrendSie ist eine der Schlüsseltechniken des21. Jahrhunderts. Die Mikrosystemtech-nik. Die Miniaturisierung von Produkten,besitzt für Wissenschaft und Wirtschaftgleichermaßen große Bedeutung.

Berlin bietet beste Voraussetzungen dafür, einZentrum der Systemintegration für mikrotech-nische Produkte zu werden. Das liegt an der

einzigartigen Konzentration von Forschungseinrich-tungen und Technologieunternehmen auf diesem Ge-biet. Dies war auch der Grund dafür, dass fünf bedeu-tende Forschungseinrichtungen hier das Zentrum fürMikrosystemtechnik Berlin (ZEMI) gründeten.

Alle diese Institute sind in Berlin Adlershof, derStadt für Wissenschaft, Wirtschaft und Medien, prä-sent. Adlershof bietet ein ideales Umfeld für Wissen-schaftler und Unternehmer, in innovativen Netzwer-ken zusammenzuarbeiten. Neben den Optischen Tech-nologien entwickelt sich die Mikrosystemtechnik zueinem entscheidenden Forschungs- und Wirtschafts-schwerpunkt in Adlershof.

Seit 1996 veranstalten die Techologiestiftung Inno-vationsagentur Berlin GmbH (TSB) und die WISTA-MANAGEMENT GMBH die LASER-OPTIK-BERLIN(LOB). Initiator und Mitorganisator ist das renom-mierte Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik undKurzzeitspektroskopie (MBI). Die LOB hat sich inzwi-schen zur zweitgrößten Kongress-Messe dieser Art inDeutschland entwickelt. Der Erfolg hat uns bewogen,gemeinsam mit dem Zentrum für Mikrosystemtechnikeine zweite Messe dieser Art ins Leben zu rufen: dieµSYS-Berlin.

Als Veranstalter freuen wir uns besonders, hoch-rangige Vertreter der Intel Corporation, des weltweitbedeutendsten Chipherstellers, als Fachreferentenbzw. Gastredner gewonnen zu haben. Wir gehen da-von aus, dass die µSYS-Berlin ähnlich erfolgreich wiedie LASER-OPTIK-BERLIN sein wird. Unsere Absichtist es, die neue Messe regelmäßig zu veranstalten – imzweijährigem Rhythmus und im Wechsel mit der LA-SER-OPTIK-BERLIN.

Wir wünschen allen Teilnehmern des Kongresses,den Ausstellern und Besuchern erfolgreiche Tage inBerlin Adlershof.

Prof. Dr. Hanns-Jürgen Lichtfuß,Geschäftsführer/Managing Director, TSB Technologiestiftung Innovationsagentur Berlin GmbH

Hardy Rudolf Schmitz, Geschäftsführer/CEO WISTA-MANAGEMENT GMBHProf. Dr. Günther Tränkle, Direktor/Director FBH Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenz-

technik, Zentrum für Mikrosystemtechnik/Centre for Microsystems Technology

Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003

Keyhole surgery and intelligent labelsSystematic microtechnology, nanotechnology and biotechnology

Schlüssellochchirurgie und intelligente Etiketten

Mikro-, Nano- und Biotechnik mit System

Fast dreißig Jahre ist es her, da versuchten fünf Wissenschaftler eine lebensrettende

Operation. In einem miniaturisierten U-Boot gingen sie auf eine Reise durch den

menschlichen Körper, durch Venen und Arterien, am Herzen vorbei, schließlich ins

Gehirn des Patienten, um nach erfolgreicher Operation über den Tränenkanal den Körper

wieder zu verlassen. Science Fiction der frühen siebziger Jahre. Fünfzehn Jahre später

schickte der amerikanische Regisseur Steven Spielberg Tuck Pendelton auf eine fantasti-

sche „Reise ins Ich“. Als „Micronaut“ in einem streng geheimen staatlichen Miniaturisie-

rungsprojekt reiste er – wenn auch ungewollt – durch einen menschlichen Körper.

Nearly thirty years ago, five scientists attempted a life-saving operation. They went on a

journey through the human body in a miniaturised submarine, through veins and arteries,

bypassing the heart, finally entering the brain of the patient, where they successfully carried

out the operation before leaving the body again through the tear duct. In the early seventies,

this was the stuff of science fiction. Fifteen years later, American film director Steven

Spielberg sent Tuck Pendelton on a fantastic journey into “Innerspace”. As a “micronaut” tak-

ing part in a strictly secret state miniaturisation project, he travelled – unintentionally –

through the human body.

The journey inside the human body has ofteninspired visions of the future by trend analysts andcrystal ball gazers the world over. At the same time,

it poses real challenges in terms of present-day techno-logical development.

In “keyhole surgery”, the surgeon uses sensor systemsin the instrument head, optical fibres and miniaturisedmechanical components as synthetic sensory organs.With minimal access surgery, doctors can “see” and“feel” with the help of these endo-surgery systems, andtravel inside the human body.

Microsystems: pumps, cogs, even complete gear units,which are normally only visible under the microscope,instruments which are measured in millimetres, withcomponents which are sometimes even smaller, and yetwhich take on vital functions.

Mother nature has successfully been using microsys-tems technology (MST) for millions of years. In bothhumans and animals, dozens of complex processes takeplace simultaneously in every single cell. Tiny quantitiesof matter are created and consumed in the tiniest spaceimaginable, and using the minimum amount of energy.The concept behind microsystems technology works in avery similar way. It integrates widely different functionsin the smallest possible space. The term “microsystem” isused to describe sensors, signal processing and actors inminiaturised structural form when they are broughttogether to form an overall system, so that they can“feel”, “decide” and “react”. The sensors correspond tothe human sense organs, the signal processing to thebrain and the actors to the limbs. Systems like these aremade possible by combining microtechnologies such asmicroelectronics, micro-optics or micromechanics sothat they function together in a miniature design.Often, the success of a product is significantly influ-enced by embedded microsystems hidden inside. Forexample, nowadays, it would be almost impossible tosell a car without standard accessories such as an airbagor anti-blocking system (ABS), or other systemsdesigned to improve passenger safety and comfort.

Important trends define which demands need to bemet if a product is to be successful. Today, the success ofa product on the market is determined by the increasein global networking between people, companies andinstitutions, together with networking between produc-tion, service and consumer electronics systems whichused to work independently of each other, as well as bythe desire on the part of the customer to be providedwith a product which is tailor-made to his or her needs.This means that components and systems have to bemobile, decentralised and intelligent. After all, mobilityand the ability to call up information at any time havebecome decisive factors in terms of competitiveness,and microsystems have a key part to play in this.

German companies have been particularly active inthe field of microsystems technology for some time.

Die Reise ins Innere des Menschen ist seit lan-gem Gegenstand vieler Visionen von Zu-kunftsforschern und Medien in aller Welt. Sie

ist zugleich Ausgangspunkt für reale Aufgaben-stellungen in der gegenwärtigen Technikentwicklung.

In der so genannten Schlüssellochchirurgie ver-schaffen Sensorsysteme im Instrumentenkopf, Licht-leitfasern und miniaturisierte mechanische Kompo-nenten dem Chirurgen künstliche Sinnesorgane. Beiminimal-invasiven Eingriffen können Ärzte mit Hilfedieser Endosysteme „sehen“ und „tasten“ und reisenso in den menschlichen Körper.

Pumpen, Zahnräder, sogar komplette Getriebe, dieman teilweise nur unter dem Mikroskop sehen kann,Apparate in Millimetergröße, aus Komponenten gefer-tigt, die zum Teil noch kleiner sind und die trotzdemlebenswichtige Funktionen übernehmen – Mikrosys-teme.

Die Natur nutzt die Mikrosystemtechnik (MST) seitMillionen von Jahren erfolgreich. Ob Mensch oderTier – in jeder Zelle laufen Dutzende komplexer Vor-gänge parallel ab. Winzige Stoffmengen werden aufengstem Raum und bei minimalem Energieverbraucherzeugt und verwendet. Ganz ähnlich funktionierendie Konzepte der Mikrosystemtechnik. Sie integriertverschiedenste Funktionen auf engstem Raum. Wer-den Sensoren, Signalverarbeitung und Aktoren inminiaturisierter Bauform zu einem Gesamtsystem soverknüpft, dass sie „empfinden“, „entscheiden“ und„reagieren“ können, spricht man von einem Mikro-system. Die Sensoren entsprechen den menschlichenSinnesorganen, die Signalverarbeitung dem Gehirnund die Aktoren den Gliedmaßen. Derartige Systemewerden dadurch möglich, dass Mikrotechniken wiedie Mikroelektronik, die -optik oder -mechanik,funktional und verkleinert im Aufbau kombiniertwerden. Oftmals tragen nur versteckt im Produktanzutreffende Mikrosysteme entscheidend zu dessenErfolg bei. Ein Auto wäre beispielsweise ohne dasinzwischen selbstverständlich gewordene Zubehörwie Airbag oder Antiblockiersystem (ABS) und weite-rer Systeme für Sicherheit und Komfort kaum zu ver-kaufen.

Wichtige Trends definieren, welchen Anforde-rungen ein erfolgreiches Produkt genügen muss. Inunserer Zeit bestimmen die wachsende globale Ver-netzung zwischen Menschen, Unternehmen undInstitutionen sowie parallel dazu die Vernetzung ehe-mals eigenständiger Systeme in Produktion, Dienst-leistung und Haushalt, welche Marktchancen ein neu-es Produkt hat; ebenso die Erwartung des Konsumen-ten, ein speziell auf seine Bedürfnisse und Wünschezugeschnittenes Produkt zu erhalten. Komponentenund Systeme müssen daher mobil, dezentral undintelligent werden, denn Mobilität und jederzeit ver-fügbare Information sind zu entscheidenden Wettbe-

S c h l ü s s e l l o c h c h i r u r g i eK e y h o l e s u r g e r y

3

werbsfaktoren geworden. Mikrosysteme spielen einezentrale Rolle dabei.

Deutsche Unternehmen sind bereits seit geraumerZeit in der Mikrosystemtechnik ausgesprochen aktiv.Auch andere Industrienationen haben deren Potenzialerkannt. Mit den USA und Japan gibt es gewichtigeKonkurrenten.

Kleiner, klüger und komplexer: So könnte dieLosung für die Entwicklung lauten. Ob Forschung,Industrie oder Haushalt, für nahezu alle Lebensbe-reiche bieten Mikrosysteme und deren Komponentenweitreichende Perspektiven und nahezu ungeahnteMöglichkeiten.

Charakteristisches Merkmal der Mikrosystemtech-nik ist die Kombination von Mikrotechniken wieMikroelektronik, Mikrooptik und Mikromechanik mitSystem- und Integrationstechniken, durch derenEinsatz kompakte Systeme entworfen, zusammenge-fügt, getestet und gefertigt werden können. DieVielfalt ihrer Funktionen wird durch die eingesetztenMikrotechniken ermöglicht. Bei der Umsetzung inanwendungsgerechte Produkte spielen jedoch dieSystem- und Integrationstechniken die entscheidendeRolle für den Erfolg. Erst durch intelligente Integra-tion, welche die Besonderheiten von Material,Schnittstellen und die industrielle Fertigung beachtet,lassen sich die Potenziale von Mikrotechniken und–komponenten für marktgerechte Produkte nutzen.

Durch die Einbeziehung von Nano- und Biotechno-logien können technische und biologische Systemegekoppelt werden.

Mikrosysteme arbeiten weitgehend unsichtbar imHintergrund. Besonders für den Automobilbau unddie Medizintechnik, die Kommunikationstechnik, denMaschinen- und Anlagenbau sowie den Umwelt-schutz sind sie von Bedeutung.

In einer Limousine der gehobenen Klasse befindensich schon heute mehr als 30 mikrotechnische Kom-ponenten. Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahe-zu unbegrenzt. So passt das Auto seine Geschwin-digkeit durch den intelligenten Tempomaten automa-tisch an die Verkehrssituation an. Außerdem helfenBilderkennungs- und verarbeitungssysteme beischlechter Sicht. Fahrerüberwachungssysteme messenvor dem Start die Alkoholkonzentration im Atem desFahrzeugführers und blockieren das Fahrzeug bei zuhohem Wert. Auch das Fahren unter Medikamenten-und Drogeneinfluss kann so verhindert werden. Einintelligenter Luftdrucksensor misst im Reifen auchwährend der Fahrt den Luftdruck. Eine Funkverbin-dung versorgt den Sensor mit Energie und fragt dieMesswerte ab. Verliert der Reifen Luft, wird der Fahrergewarnt oder gleich Luft nachgepumpt.

„Intelligente“ Etiketten vereinfachen den Ver-braucherschutz. Mit ihrer Hilfe wird der Weg vonLebensmitteln von der Herstellung bis zum Verbrauch

überwacht. In Mikrosysteme integrierte Biosensorensind für die gezielte Suche nach allergieauslösendenStoffen die geeigneten Spurenleser. Biomoleküle wie

Antikörper oder Enzymeermöglichen hier

technischeSyste-

me,mit denen

selbst in kom-plexen Gemischen ei-

ne einzelne Substanz nachgewiesenwerden kann. Mit Biosensoren lassen sich Lebensmit-tel oder andere Substanzen messen, ohne dass kom-plizierte Laboranalytik benötigt wird. So genannteelektronische Nasen mit mehreren Gassensoren undintegrierter Signalauswertung „erschnuppern“ den Le-bensmittelzustand durch Messung der komplexenGaszusammensetzung.

Auch in der Kommunikation bedeuten Mikrosys-teme Gewichtsverminderung, bessere Bedienbarkeit,längere Betriebsdauer durch neue Batterien und intel-ligente Folientechnologien für Displays und Speicher-medien. Rechner, Speichermedium, Energieversor-gung und Empfangsantenne als multifunktionaleSubsysteme werden getrennt voneinander mitgeführtund kommunizieren drahtlos miteinander.

Wearable Computing: Die Energie, erzeugt imAbsatz des Schuhs, die Antenne, integriert in derKleidung, das Handy in der Armbanduhr genauso wiedas Spracheingabemedium für den Laptop – Szena-rien wie aus einem James-Bond-Film.

Other industrial nations have also recognised its poten-tial. The USA and Japan are serious competitors on themarket.

Smaller, cleverer and more complex. This would makea good slogan to describe the development of microsys-tems. Whether they are used for research, industry orconsumer electronics, microsystems and their compo-

nents offer wide-ranging prospects andalmost unimaginable possibilities.

A characteristic feature ofmicrosystems technology is thecombination of microtech-nologies such as microelec-tronics, micro-optics and mi-cromechanics with systems

and integration technologies,which are used to create, com-

bine, test and produce compactsystems. Their wide range of functions

is made possible by the microtechnologies used. How-ever, it is the systems and integration technologies whichare the key to success when it comes to their adaptationfor use in ready-to-operate products. The potential useof microtechnologies and their components in successfulproducts can only be developed through intelligent inte-gration which takes into account special requirements interms of materials, interfaces and industrial production.

Technological and biological systems can be combinedthrough the use of nanotechnologies and biotechnolo-gies.

Microsystems usually operate out of sight in the back-ground. They have a significant role to play in the areasof car manufacture, medical technology, communica-tions technology, mechanical and systems engineeringand environmental protection.

A high-class limousine contains over 30 microtechnol-ogy components. The possibilities for use are almost lim-itless. For example, a car can automatically adapt itsspeed to the traffic situation using intelligent tempo-mats. Image recognition and processing systems will alsohelp if visibility is poor. Driver monitoring systems willmeasure the concentration of alcohol in the driver’sbreath before the start of the journey, and will block thevehicle if the level is too high. This could also be used toprevent driving under the influence of drugs and med-ication. An intelligent air pressure sensor will measurethe tyre pressure during the journey. A radio contact willsupply the sensor with power and determine the mea-sured values. The driver will be warned if the tyre losesair, or extra air will be pumped in.

“Intelligent” labels make it easier to protect con-sumers. They can be used to track food products fromthe site of production down to the consumer. Biosensorsintegrated into microsystems can be used to track aller-gy-causing elements. Biomolecules such as antibodies orenzymes make it possible to create technological systems

which can be used to trace a single substance even incomplex compositions. Biosensors can be used to mea-sure food products or other substances without havingto resort to complex laboratory analysis methods.Electronic “noses” with several gas sensors and anintegrated signal evaluation device can “sniff”the condition of the food product bymeasuring the complex gas composi-tion.

In the field of communica-tions, microsystems also meanlighter weight products,more convenient opera-tion, longer operatinglife thanks to new bat-teries, and intelligentmembrane technologyfor displays and stor-age media. Compu-ters, storage media,power supply and re-ception antennae asmultifunctional sub-systems operate sepa-rately, yet communicatewith each other withoutwires.

Wearable computing: ener-gy generated in the sole of yourshoe, an antenna integrated intoyour clothing, a mobile phone in yourwatch, or speech input for your laptop..these all sound like scenes from a JamesBond film.

S c h l ü s s e l l o c h c h i r u r g i eK e y h o l e s u r g e r y

S c h l ü s s e l l o c h c h i r u r g i eK e y h o l e s u r g e r y

Herbert Reichl, einer der führenden Mikrosystem-

technik-Experten und Direktor des Fraunhofer-Institu-

tes für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in

Berlin erwartet, dass die fortschreitende Miniaturi-

sierung dazu führt, dass fast alle Waren des tägli-

chen Lebens mit extrem miniaturisierten Sensorik-

und Kommunikationsfunktionen ausgestattet wer-

den können. Sie werden dann zu untereinander ver-

netzten „denkenden Gegenständen“.

Herbert Reichl, a leading microsystems technology

expert and the Director of the Fraunhofer Institute for

Reliability and Microintegration (IZM) in Berlin, antici-

pates that the continuing miniaturisation could mean

that almost all products we use in everyday life will

be fitted with tiny sensor and communications func-

tions. They will then become “thinking objects”, which

are networked with each other.

4 Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003 Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003 5

Mikro-systeme arbeiten

weitgehend unsicht-bar im Hintergrund.

Microsystems usuallyoperate out of sight

in the back-ground.

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6 Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003

Premiere für dieMikrosystemtechnikErste Kongressmesse der Mikrosystem-technik in Berlin

Berlin soll ein führender Standort der Mikro-systemtechnik werden. Das zumindest ist dererklärte Wille von Politik, Wissenschaft undIndustrie. Mehrere Forschungsinstitute undzahlreiche meist mittelständische Betriebe for-schen und produzieren in der deutschenHauptstadt auf diesem Gebiet.

Am 28. und 29. April 2003 findet in Adlershofdie erste µSYS-Berlin statt. Veranstalter sinddie TSB Technologiestiftung Innovations-

agentur Berlin GmbH, das Zentrum für Mikrosystem-technik Berlin-Adlershof (ZEMI) und die WISTA-MA-NAGEMENT GMBH. Die µSYS-Berlin ist eine Kon-gressmesse und konzentriert sich auf Anwendungender Mikrosystemtechnik in Forschung, Technik, Medi-zin und Produktion. Dabei geht es um die Präsenta-tion der Leistungsfähigkeit von Unternehmen undForschungseinrichtungen auf den Gebieten Mikroin-tegration, Transfer von Wissen und Technologie, Dis-kussion von Entwicklungstrends sowie Förderungpersönlicher und geschäftlicher Kontakte.

Ausgangspunkt der Überlegungen zu einer solchenMesse waren die Resonanz auf das InnovationsforumMikrosystemtechnik anlässlich der Eröffnung desZentrums für Mikrosystemtechnik (ZEMI) in BerlinAdlershof im Herbst 2001. Hinzu kamen die Erfahrun-gen mit der LASER-OPTIK-BERLIN (LOB), einer Messemit Kongress für Optische Technologien. Sie findetseit 1996 mit großem Erfolg regelmäßig alle zwei Jah-re in Berlin Adlershof statt. Am Anfang kamen 40Aussteller. 2002 waren es 160 Aussteller aus zwölfLändern und rund 3.000 Fachbesucher. Auf einenähnlichen Erfolg setzen die Veranstalter auch für dieµSYS-Berlin. Sie wird in zweijährigem Rhythmus undim Wechsel mit der LOB stattfinden.

„Bislang“, so Eberhard Stens (Foto, Mitte) von derTSB und einer der Initiatoren der µSYS, „war die Mi-krosystemtechnik wissenschaftlich dominiert.“ Darumlegen die Veranstalter besonderen Wert auf denPraxisbezug. Das übergreifende Motto „Mikrosystem-technik – marktgerechte Lösungen“ verdeutlicht dasZiel: Das Zusammenwirken von Wissenschaft undTechnik mit den Mechanismen und Bedürfnissen desMarktes. „Der ‚Schmelztiegel’ Adlershof hat die Chan-ce, durch das unmittelbare Nebeneinander von For-schung und Produktion zu einem Cluster zu werden“,so Stens weiter.

Premiere for micro-systems technologyThe first trade fair convention for micro-systems technology in BerlinPoliticians, scientists and industrialists have allstated that they want Berlin to become a leadingcentre for microsystems technology. In the Ger-man capital, several research institutes and nu-merous, mainly medium-sized companies, arecurrently carrying out research and production inthis field.

On 28 and 29 April 2003, the first µSYS-Berlin willtake place in Adlershof. The event is being orga-nised by the TSB Technologiestiftung Innova-

tionsagentur Berlin GmbH, the Centre for MicrosystemsTechnology in Adlershof, Berlin (ZEMI) and WISTA MA-NAGEMENT GmbH. The µSYS-Berlin event is a trade fairconvention focussing on the application of microsystemstechnology in the fields of research, technology, medi-cine and production. Companies and research instituteswill present their achievements in the areas of microin-tegration, the transfer of knowledge and technology, thediscussion of developmental trends and the encourage-ment of personal and professional contacts.

The starting point for the conception of a trade fair ofthis kind was the response generated by the Microsys-tems Technology Innovation Forum, created to mark theopening of the Centre for Microsystems Technology(ZEMI) in Adlershof, Berlin, in the autumn of 2001. Thiswas followed by the experience of the LASER OPTIK BER-LIN (LOB), a trade fair and convention for optical tech-nologies. Since 1996 this trade fair has been held everytwo years in Adlershof, Berlin. The first fair attracted 40exhibitors. In 2002, there were 160 exhibitors fromtwelve countries, and around 3,000 visitors from thefield. The organisers anticipate that the µSYS Berlin willenjoy similar success. The event will take place every twoyears, alternating with the LOB.

“Until now, microsystems technology has been domi-nated by the scientific aspect”, says Eberhard Stens(photo, centre) from TSB, one of the initiators of theµSYS. This is why the organisers are focussing particular-

NahaufnahmeClose upClose upNahaufnahme

ly on practical uses of the technology. The theme of theevent, “Microsystems technology-solutions” gives a clearmessage as to the goal: co-operation between scienceand technology and the mechanisms and demands of themarket. “The ‘melting pot’ in Adlershof has the prospectof becoming a cluster thanks to the fact that researchersand producers are located immediately alongside eachother”, says Mr Stens.

The organisers have focussed on telecommunications,the automobile industry and life science. Speakers in-clude high-ranking representatives from German and in-ternational companies and research institutes, includingIntel Corporation, Infineon Technology AG, Daimler-Chrysler AG, BOSCH, Philips GmbH, the Fraunhofer Insti-tute IZM and the Ferdinand-Braun Institute for High Fre-quency Technology. The organisers are particularly proudto be working with Intel, whose Intel Developer ForumConference (IDF) is taking place at the same time as theµSYS in Berlin. IDF conferences are organised in coun-tries all over the world, and bring together pioneers inthe latest technologies and concepts. The conference isaccompanied by numerous technology courses andworkshops, as well as an exhibition of the latest productsand technologies.

Die Schwerpunkte sehen die Veranstalter in der Te-lekommunikation, in den Bereichen Automotive undLife Science. Zu den Vortragenden gehören führendeVertreter nationaler und inter-nationaler Unternehmen undForschungseinrichtungen, da-runter Intel Corporation, dieInfineon Technology AG, dieDaimlerChrysler AG, BOSCH,die Philips GmbH, das Fraun-hofer Institut IZM und dasFerdinand-Braun-Institut fürHochfrequenztechnik. Beson-ders stolz ist man auch auf dieKooperation mit Intel, dessenIntel Developer Forum Confe-rence (IDF) zeitgleich mit derµSYS in Berlin stattfindet. DieIDF ist eine weltweit stattfin-dende Konferenz, die Entwickler, neueste Technolo-gien und Visionen von Industrie-Entscheidern zusam-menführt. Sie wird von zahlreichen Kursen undWorkshops sowie einer Ausstellung aktueller Produk-te und Technologien begleitet.

9

Inter v iewInter v iew Inter v iewInter v iew

8 Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003

“Without microsys-tems technology, our economy has nofuture”Klaus-Dieter Lang and Günter Tränkle onthe µSYS-Berlin 2003, the ZEMI, and thefuture of microsystems technologyAdlershof Magazine: Where would you place microsys-tems technology within the scientific landscape in Ber-lin?Tränkle: Microsystems technology is a fundamentalcross-section technology. We use it for information andcommunications technologies, for example, as well as forapplications in optical technology, traffic engineering ormedicine. In Berlin, we are very dedicated above all todeveloping these areas of technology. We produce mi-crosystems, but not just for the Berlin area. We are activethroughout Germany, as well as internationally.Adlershof Magazine: How does the future of the µSYSlook? What are you hoping to achieve for Adlershof?Tränkle: The µSYS already has a successful model: LASEROPTIK Berlin (LOB), a trade fair for optical technologiesin Adlershof, Berlin. Our aim is to emulate the success ofthe LOB. We are working towards establishing an equi-valent event for microsystems technology. I am very op-timistic. The first fair has already attracted key globalplayers, such as Intel and Alcatel, whose influence ex-tends well beyond the location and the region. It is im-portant that we use the µSYS as a forum in which wecan also attract international attention to our researchcapacities here, to the local companies and to the succ-essful close cooperation between science and business.Lang: Above all, we are keen to support the local compa-nies. The µSYS is a kick-off event, held in order to intro-duce and present ideas and to awaken interest Germany-wide and internationally. Microsystems technology hasbecome a topic of discussion at a large number of confe-rences, symposia and trade fairs. If we succeed in makingAdlershof a high-quality trade fair convention on micro-systems technology, with a focus extending throughoutGermany and internationally, and if we attract the kindof exhibitors, participants and partners who will contri-bute to achieving this aim, we will have a good chanceof establishing ourselves as a fixed date among the arrayof events related to microsystems technology. Adlershof Magazine: How does the Centre for Microsys-tems Technology Berlin (ZEMI) fit in?Tränkle: Berlin is home to numerous research institutescurrently working on microsystems technology. Due to

„Ohne Mikrosystem-technik werden wirwirtschaftlich keineChance haben“Klaus-Dieter Lang und Günter Tränkleüber die µSYS-Berlin 2003, das ZEMI undüber die Zukunft der MikrosystemtechnikAdlershof Magazin: Wie ordnen Sie die Mikrosys-temtechnik in die Berliner Wissenschaftslandschaftein?Tränkle: Mikrosystemtechnik ist eine grundlegendeQuerschnittstechnologie. Wir nutzen sie zum Beispielfür Informations- und Kommunikationstechniken,aber auch für Anwendungen in der Optik, in der Ver-kehrstechnik oder in der Medizin. Vor allem in diesenTechnologiefeldern sind wir in Berlin stark engagiert.Wir realisieren Mikrosysteme aber nicht nur für denBerliner Raum. Wir handeln überregional, internatio-nal.Adlershof Magazin: Wie schätzen Sie die Zukunft derµSYS ein? Welche Effekte erhoffen Sie sich für denStandort Adlershof? Tränkle: Die µSYS hat ein erfolgreiches Vorbild: dieLASER-OPTIK-Berlin (LOB), eine Messe für OptischeTechnologien in Berlin Adlershof. Dieser wollen wirnacheifern. Wir versuchen, etwas Gleichwertiges fürdie Mikrosystemtechnik zu etablieren. Ich bin da sehrzuversichtlich. Mit Intel und Alcatel werden schonbeim ersten Mal Global Player dabei sein, deren Wir-kung weit über den Standort und die Region hinausreichen. Es ist wichtig, dass wir die µSYS als Forumnutzen, auf die hiesigen Forschungskapazitäten, dievor Ort ansässigen Firmen und die erfolgreich prakti-zierte enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftund Wirtschaft auch international aufmerksam zumachen.Lang: Wir wollen vor allem die Unternehmen unter-stützen. Die µSYS ist eine Kick-off-Veranstaltung, umIdeen vorzustellen, zu präsentieren und überregio-nales und internationales Interesse zu wecken. DieMikrosystemtechnik ist inzwischen ein Thema vielerKonferenzen, Tagungen und Messen. Wenn es uns ge-lingt, in Adlershof eine hochwertige Kongressmessezur Mikrosystemtechnik mit überregionalem und in-ternationalem Fokus durchzuführen und diesem An-spruch entsprechend Aussteller, Teilnehmer und Part-ner zu gewinnen, dann haben wir eine gute Chance,ein fester Termin im Ensemble der Veranstaltungenzur Mikrosystemtechnik zu werden.

the complexity of microsystems, an individual institutecan only research certain aspects of these systems in anydetail. Among the partners of the Centre for Microsys-tems Technology Berlin (ZEMI), the Institute for Reliabili-ty and Microintegration Berlin (IZM) of the FraunhoferSociety is focussing on the integration of microsystems.The Ferdinand Braun Institute, of which I am the Direc-tor, specialises in high-frequency construction elementsand laser diodes. Departments at the Technical University(TU) Berlin are working on new types of micromechanicalcomponents, among other things. The Berlin ElectronStorage Ring Company for Synchrotron Radiation (BES-SY) and the Federal Institute for Materials Research andTesting (BAM) are also achieving excellent results in theirfields. None of the ZEMI institutes can act as an overall partnerto the industry on its own.The concept of the ZEMI istherefore to take intoaccount the complexity ofmicrosystems in the areaof research through coop-eration. The ZEMI is anorganisation with an inte-grated structure, andwhich can offer the cus-tomer what is requiredfrom a single source. The ZEMI is already oper-ating successfully. It is anexcellent example of howdifferent types of researchinstitutions can bebrought together underone roof.Adlershof Magazine: Inthe year 2000, a VDI/VDEstudy predicted a growth

Adlershof Magazin: Wie ordnen Sie in diesem Zu-sammenhang das Zentrum für MikrosystemtechnikBerlin (ZEMI) ein?Tränkle: Berlin beheimatet eine Vielzahl von For-schungseinrichtungen, die sich mit der Mikrosystem-technik befassen. Aufgrund der Komplexität von Mi-krosystemen kann ein Institut nur gewisse Aspektedieser Systeme umfassend bearbeiten. Unter den Part-nern des Zentrums für Mikrosystemtechnik Berlin(ZEMI) hat beispielsweise das Institut für Zuverlässig-keit und Mikrointegration Berlin (IZM) der Fraunho-fer-Gesellschaft einen Schwerpunkt in der Integrationvon Mikrosystemen. Das Ferdinand-Braun-Institut,das ich leite, ist auf Höchstfrequenz-Bauelemente undauf Laserdioden spezialisiert. Die Lehrstühle an derTechnischen Universität (TU) Berlin arbeiten unter an-

Günther Tränkle hat 1988 an der Universität Stutt-

gar t in Physik mit Arbeiten zu Quantisierungs- und

Vielteilcheneffekten in III/V Halbleiter-Strukturen pro-

moviert. Ab 1988 leitete er am Walter-Schottky-Insti-

tut der TU München die III/V-Halbleiter technologie.

Von 1995 bis 1996 war er Abteilungsleiter am Fraun-

hofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik in

Freiburg/Brsg. 1996 wurde er Direktor des Ferdi-

nand-Braun-Instituts in Berlin. Seit 2002 ist er außer-

dem Professor an der Technischen Universität Berlin

für das Fachgebiet Mikrowellentechnik und Optoelek-

tronik. Seine derzeitigen Forschungsgebiete liegen in

der III/V-Halbleitertechnologie, in der Mikro- und Milli-

meterwellenelektronik sowie bei Hochleistungs-

Diodenlasern.

Prof. Dr. Günther Tränkle received his doctorate

(Ph.D.) in Physics at the University of Stuttgar t, in

1988, where he specialized in quantisation and many-

body ef fects in III/V quantum well structures. In

1988, he joined the Walter-Schottky-Institute at the TU

Munich, heading its III/V-semiconductor technology

and working on field-ef fect transistors and laser

diodes. From 1995 to 1996, he served as Depar t-

ment Head at the Fraunhofer-Institute for Applied

Solid-State Physics in Freiburg, Germany. In 1996, he

was appointed Director of the Ferdinand-Braun-

Institute in Berlin. Since 2002, he also holds a Chair

on microwaves and optoelectronics at the Technical

University Berlin. His current research interests

include: III/V-semiconductor technology, micro- and

mm-waves and high power diode lasers.

Inter v iewInter v iew

11

in the micro-technology market of 20 percent per year.Has this expectation been met during the last few years? Lang: Microsystems technology, or the microtechologies,are showing consistent growth in double percentage fig-ures. The problem is that there is no mass production formicrosystems in existence. We have developed com-ponents and technologies, as well as prototypes, but it isstill difficult to produce them in really big quantities at alow price.Adlershof Magazine: One example is the mobile phone.Where else will we come into contact with microsystems

technology?Lang: Above all in the areas of informa-tion and communications technology.Not just with electrical signal transmis-sion, but also in all areas related to se-curity, for example access rights, thetransport safety of goods, using datalogging devices or smart labels for per-ishable goods. Think of medical technol-ogy, of minimal-invasive surgery, ofpace-makers. These are all microsystems.In the future, microsystems technologywill also influence process engineeringor analytics, areas in which bioelectro-nics or biosensors have a role to play. Adlershof Magazine: According toexperts, microsystems technology is ofparticular importance to German com-petitiveness. Why?Tränkle: Nowadays, there is hardly anyfield of application which is not affec-ted by this kind of technology. Withmicrosystems technology, mechanical,chemical, electronic, optical or biologi-cal functions are integrated into com-

Inter v iewInter v iew

Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003 11

derem an neuartigen mikromechanischen Komponen-ten. Auch die Berliner Elektronenspeicherring-Gesell-schaft für Synchrotronstrahlung mbH (BESSY) unddie Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) leistenauf ihren Feldern Hervorragendes. Keines der ZEMI-Institute kann allein ein kompletterPartner der Industrie sein. Insofern ist die Idee des ZE-MI, dass schon im Forschungsbereich die Komplexitätvon Mikrosystemen durch Zusammenarbeit abgebil-det wird. Das ZEMI ist eine Organisation, die einedurchgängige Struktur hat und dem Kunden aus einerHand anbietet, was er braucht. Das ZEMI arbeitetschon heute mit Erfolg. Es zeigt beispielhaft, wie un-terschiedlich verfasste Forschungseinrichtungen untereinen Hut zu bekommen sind.Adlershof Magazin: Eine VDI/VDE-Studie aus demJahr 2000 prognostizierte ein Wachstum des Marktesfür Mikrotechnik von 20 Prozent pro Jahr. Ist dieseErwartung in den letzten Jahren erfüllt worden? Lang: Die Mikrosystemtechnik oder die Mikrotechni-ken verzeichnen ein stetiges Wachstum mit zweistelli-gen Prozentzahlen. Das Problem besteht darin, dass esbei Mikrosystemen kaum Massenproduktion gibt. Wirhaben Komponenten und Technologien entwickelt,auch Prototypen, aber die kostengünstige Umsetzungin wirklich großen Stückzahlen ist noch schwierig. Adlershof Magazin: Das Mobiltelefon ist ein Beispiel.Wo wird uns die Mikrosystemtechnik noch begegnen?Lang: Vor allem in der Informations- und Kommuni-kationstechnik. Und zwar nicht nur bei der elektri-schen Signalübertragung, sondern auch in allen sich-

erheitsrelevanten Bereichen, zum Beispiel bei Zu-gangsberechtigungen, bei der Transportsicherung vonGütern, bei verderblichen Waren mit Hilfe von Daten-loggern oder Smartlabeln. Denken Sie auch an dieMedizintechnik, an minimal-invasive Eingriffe, anHerzschrittmacher. Das alles sind Mikrosysteme.Wenn wir in die Zukunft schauen, wird sich die Mi-krosystemtechnik auch auf die Verfahrenstechnikoder die Analytik auswirken, jene Bereiche, in denenBioelektronik oder Biosensorik eine Rolle spielen. Adlershof Magazin: Für die WettbewerbsfähigkeitDeutschlands hat nach Meinung der Experten die Mi-krosystemtechnik einen besonders hohen Stellenwert.Warum?Tränkle: Es gibt heute kaum ein Anwendungsfeld, dasohne eine derartige Technik auskommt. Durch Mikro-systemtechnik werden mechanische, chemische, elek-tronische, optische oder biologische Funktionen inkompakte, intelligente und vor allem mobile Systemeintegriert. Diese benötigt man in der Verkehrstechnik,in der Medizin, in der Fertigungstechnik oder auch inder Chemie. Wenn wir die Techniken nicht beherr-schen, die Einzelfunktionen zu einem System zusam-menzufügen, was zudem kostengünstig ist, könnenwir keine neuen Produkte schaffen. Ohne Mikrosys-temtechnik werden wir wirtschaftlich keine Chancehaben.Lang: Die Ware Information ist zu einer grundsätzli-chen Komponente für das Handeln in unserer Gesell-schaft geworden. Das bedeutet, dass Informationenuns zu jeder Zeit und an jedem Ort zur Verfügung ste-hen müssen, damit wir agieren können. Dazu bedarfes autarker, mobiler Systeme mit entsprechender Sen-sorik, Aktorik und Kommunikation – nämlich Mikro-systeme. Adlershof Magazin: Den USA und den asiatischenLändern wurde bislang die höchste Innovationskraftauf diesem Gebiet eingeräumt. Gleichzeitig wird er-wartet, dass Deutschland bis 2010 einen großenSchritt nach vorn machen wird. Teilen Sie diese Ein-schätzung?Lang: So pauschal sehe ich das nicht. Jede dieser Re-gionen hat Schwerpunkte entwickelt, die asiatischenLänder zum Beispiel die Consumer Electronics, dieUSA die Telekommunikation und die Militärtechnik. Tränkle: Deutschlands Volkswirtschaft ist traditionellstark in der Verkehrstechnik, im Maschinenbau und inder Medizin. In den Consumer Elektronics sind wirweniger stark. Wenn wir wenig Industrie in Deutsch-land haben, die sich mit Consumer Elektronics be-schäftigt, entsteht auch keine Nachfrage. Mikrosys-temtechnik per se ist kein Produkt, sondern sie reali-siert für einen bestimmten Anwendungszweck maß-geschneiderte Mikrosysteme. Das heißt, dass wir dieMikrosystemtechnik besonders in den starken Berei-chen unserer Volkswirtschaft entwickeln werden.

pact, intelligent and above all, mobile systems. These arenecessary in traffic engineering, in medicine, in pro-duction technology or in chemical engineering. If we arenot able to master the technologies and combine the in-dividual functions into one system, we are not in a posi-

tion to create new products.Without microsystems tech-nology, our economy has nofuture. Lang: In our society, informa-tion is a commodity that hasbecome fundamental for vir-tually all our activities. Thismeans that we have to haveaccess to information at alltimes, wherever we are, sothat we can act accordingly.

This requires self-sufficient, mobile systems with theappropriate sensors, actuators and communication de-vices – in other words, microsystems. Adlershof Magazine: Until now, the most innovativecentres in this field have been the USA and the Asiancountries. At the same time, it is anticipated that Germa-ny will have made big progress by the year 2010. Do youshare this view?Lang: I do not share such a general view. Each of theseregions has developed a particular focus. For example,the Asian countries have specialised in consumer elec-tronics, while the USA has focussed on telecommunica-tions and military technology.Tränkle: Germany’s national economy is traditionallyvery strong in the areas of traffic engineering, mechani-cal engineering and medicine, while being weaker in theconsumer electronics field. If we have a low level of con-sumer electronics production in Germany, there can beno huge demand. Microsystems technology per se is not

During 1981-1991 Klaus-Dieter Lang was a scientist

at the Humboldt University where he worked on semi-

conductor technology, assembly, bonding, packaging,

and quality assurance. 1985 he received his doctora-

te and in 1989 he habilitated (“venia docendi”). From

1991 to 1993 Dr. Lang shared responsibility for the

creation of the depar tment “Micro Assembly and

Packaging and Optical Bonding” at the SLV in Hanover.

In 1993 he became leader of the group “Chip Bon-

ding” at the Fraunhofer-Institute for Micro Integration

and Reliability in Berlin. During 1995-2000 he was

personal assistant of the institute director, being also

responsible for marketing and public relations. Since

2001 he heads the branch lab “Microsystems Engine-

ering” in Berlin-Adlershof which works on development

and integration of Microsystems.

Mikrosystemtechnikist eine grundlegen-de Querschnittstech-nologie.

Microsystems tech-nology is a funda-mental cross-sectiontechnology.

Klaus-Dieter Lang (48) war von 1981 bis 1991 am

Fachbereich Elektronik der Humboldt Universität zu

Berlin auf den Gebieten Halbleiter technik, Aufbau-

und Verbindungstechnik, Packaging und Qualitäts-

sicherung tätig. In den Jahren 1985 promovierte und

1989 habilitier te er sich zu Themen aus den o.g.

Fachgebieten. Von 1991 bis 1993 wirkte er führend

am Aufbau eines Bereiches Mikrofügetechnik und

optische Verbindungstechnik der SLV Hannover mit.

1993 wurde er Gruppenleiter am Fraunhofer IZM in

Berlin im Bereich Chipverbindungstechnik. Von 1995-

2000 war er persönlicher Referent des Instituts-

leiters mit Institutsverantwortung für Marketing und

Öffentlichkeitsarbeit. Seit 2001 leitet er den IZM-

Bereich „Microsystems Engineering“ in Berlin-Adlers-

hof, der die Entwicklung und Montage von insbeson-

dere hybriden Mikrosystemen zum Ziel hat.

Inter v iew

12 Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003

Adlershof Magazin: Spezielle Lösungen, kleineStückzahlen – verursacht das nicht hohe Kosten?Lang: Mit der Standardisierung ist in der Mikroelek-tronik ein Weg eingeschlagen worden, der eine kos-tengünstige Fertigung ermöglicht hat. Vielleichtschaffen wir es in der Mikrosystemtechnik auch,durch standardisierte Herstellung der KomponentenSysteme mit breiter Funktionalität kostengünstig zuproduzieren. Das ist noch Zukunftsmusik, aberich bin da sehr zuversichtlich.Tränkle: Momentan funktioniert es oft nochnach dem Motto: „Ich habe ein Problem undmöchte dafür ein Mikrosystem mit folgendenFunktionen“. Wir sind noch in der Phase, inder eine nachgefragte Anwendung mit einerindividuellen Lösung bedient wird. In dernächsten Phase muss es möglich werden, stan-dardisierte Komponenten variabel und kosten-günstig zusammenzubauen. Am IZM gibt esbeispielsweise schon Baukastenlösungen.Adlershof Magazin: Wie sieht denn ein Tag im Jahr2010 aus mit all den Mikrosystemen, die wir nutzenkönnen?Tränkle: Eigentlich soll er aussehen wie jetzt. Wirwollen uns in Zukunft genauso bewegen können wiejetzt auch. Mikrosysteme sollen uns bei unseren tägli-chen Verrichtungen unmerklich unterstützen, nichtbeherrschen. Bleiben wir beim Beispiel Mobiltelefon:Am Anfang waren sie groß wie Ziegelsteine. In-zwischen sind sie schon sehr klein. Langfristig sollensie über das Telefonieren hinaus eine Vielzahl vonFunktionen erfüllen. Die Umsetzung in diese Richtunghat schon begonnen. Ein größeres Display könntedann in die Kleidung integriert sein, als Teil einer Ja-cke zum Beispiel. Dieses weiß außerdem, welche an-deren intelligenten Systeme man noch am Körperträgt. Wir wollen, dass sich diese Mikrosysteme selbstorganisieren und es uns ermöglichen, Dinge, die unsmomentan bewegen, sofort und ohne Mühe umzuset-zen. In der Summe wird unser Leben mit hoch funk-tionalen und vernetzen Mikrosystemen einfacher undinteressanter sein.Adlershof Magazin: Wo liegen derzeit die größtenHemmnisse? Was bereitet Ihnen noch Kopfschmer-zen?Lang: „Knackpunkt“ ist die Fertigung, vor allem des-halb, weil sie in Deutschland im wesentlichen durchden Klein- und Mittelstand getragen wird. Baut manein Mikrosystem auf, dann erfordert seine Fertigungsehr stabile Parameter, zum Beispiel eine exakteRaumtemperatur. Das ist sehr kostspielig. Davorschrecken viele zurück. Viele gute Ideen, die sicher ei-nen Markt hätten, kommen so nicht zum Tragen. Wirmüssen erreichen, dass die Fertigung logistisch besser,standardisiert und damit günstiger wird.

Das Interview führte Otto-G. Richter

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a product, but produces tailor-made microsystems to beused for a specific purpose. As a result, we intend to fo-cus the development of microsystems technology onthose areas which are strongly represented in the Ger-man national economy.Adlershof Magazine: Special solutions, small productionquantities... Doesn’t that mean high costs?Lang: Standardisation has paved the way for the cheap

production of microelectronics.Perhaps we will succeed in pro-ducing multifunctional microsys-tems technology systems at alow cost through the standard-ised manufacture of the individ-ual components. This is still along way off, but I’m very opti-mistic.Tränkle: What we often hear is:“I have a problem, and want a

microsystem with the following functions”. We are still inthe phase in which a request for an application isanswered by an individual solution. In the next phase, itwill be necessary to be able to variably combine stan-dardised components at a low cost. At IZM, constructionkits are already available as a solution.Adlershof Magazine: Can you describe an average day in2010 for someone using all the available microsystems?Tränkle: In theory, it will be just the same as now. In thefuture, we will want to move about in just the same wayas we do now. Microsystems should support us in oureveryday activities without us noticing, rather than playa dominating role. Let’s stick to the mobile phone exam-ple: to start with, mobile phones were as big as bricks.Since then, they’ve become very small. In the long term,they will fulfil a wide range of functions well beyond justtelephoning. Steps have already been taken in this direc-tion. A larger display could then be integrated into theperson’s clothing, into their jacket, for example, whichwill also know which other intelligent systems are cur-rently being worn. We want to see microsystems self-or-ganising and making it possible for us to act on our im-pulses immediately and without effort. To sum up, withhighly functional and networked microsystems, our liveswill become easier and more interesting.Adlershof Magazine: Where do you see the obstacles atthe moment? What are your main concerns?Lang: The real nut to crack is production, above all be-cause the majority of producing companies in Germanyare small and medium-sized businesses. To construct amicrosystem, you need certain very stable parameters,for example room-temperature. This is very costly, anddeters many companies from pursuing the idea. A greatmany good ideas which would certainly have had a mar-ket have foundered for this reason. We must achieve aproduction method with improved logistics, which isstandardised and therefore lower cost.

Tiny technology to takeon big challengesBerlin is becoming the centre for microsystemstechnologyThey are wonders of technology, and they have only beenin existence for around 20 years. During this period, theyhave consistently become smaller, more reliable, cheaperand more mobile. Without them, there would be nomobile phones, no laptops, and no airbags. Minimal-inva-sive surgery would also only be a dream for the future.Specialists the world over are convinced that microsys-tems are one of the key technologies of the future in thiscentury.

In this context, a microsystem designed for use in environmentalprotection, the only one of its kind in the world, has beendeveloped at the Fraunhofer Institute for Reliability and

Microintegration in Berlin. After three years, the “Biomar” project,financed by the Federal Ministry for Education and Research, hascreated the prototype for a multi-faceted, microsensor devicewhich can be used to carry out more detailed and effectiveresearch into the life of marine mammals than was previously pos-sible. The scientists’ partner in practise, and the future manufac-turer of the microsystem, is Driesen + Kern GmbH, a small compa-ny from Bad Bramsedt in the federal state of Schleswig-Holstein.

Biomar, which is the same size as a cigarette packet, is around 20times smaller than its predecessors, with higher-performancefunctioning. Housed in a titanium body, this self-sustaining systemwith its own power supply is able to withstand extreme conditions

Kleinste Technikfür große AufgabenBerlin wird zum Zentrum derMikrosystemtechnikSie sind Wunderwerke der Technik und existieren erstseit 15 Jahren. In dieser Zeit sind sie immer kleiner,zuverlässiger, preiswerter und mobiler geworden. Ohnesie gäbe es keine Handys und Laptops, keine Airbags.Auch die minimal-invasive Chirurgie wäre bestenfallseine Vision: Die Rede ist von Mikrosystemen, eine derZukunftstechniken dieses Jahrhunderts. Davon sinddie Fachleute weltweit überzeugt.

Gerade ist die Entwicklung eines solchen internationalbislang einmaligen Mikrosystems für Umweltaufgabenim Berliner Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und

Mikrointegration (IZM) abgeschlossen worden. Mit dem vomBund geförderten Projekt Biomar entstand nach dreijährigerArbeit der Prototyp eines vielseitigen mikrosensorischen Gerät,mit dem das Lebensverhalten von Meeressäugetieren besser alsbisher erforscht werden kann. Partner der Wissenschaftler undkünftiger Produzent ist die mittelständische Firma Driesen &Kern GmbH aus Bad Bramstedt (Schleswig-Holstein).

Biomar, so groß wie eine Zigarettenschachtel, ist bei höhererFunktionalität etwa zwanzig mal kleiner als seine Vorgänger. Ineinem Titangehäuse untergebracht, hält das mit eigener Strom-versorgung autarke System extremen Bedingungen und Be-lastungen stand. Es ist in der Lage, große Datenmengen aufzu-nehmen, zu speichern und über Infrarot- und Funkschnitt-

Mikrosysteme sollen unsbei unseren täglichen Ver-richtungen unmerklichunterstützen.

Microsystems should sup-port us in our everydayactivities.

Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003 1514 Ad le rshof Magaz in/µSYS-Berlin 2003

stellen weiterzuleiten. Das kleine Gerät misst unteranderem Wassertemperatur und -zusammensetzungsowie genaue Position, Geschwindigkeit und Richtungzum Beispiel von Meerestieren. Die Gewohnheitenvon Walen, die bis zu 1.000 Meter tief tauchen, kön-nen ebenfalls analysiert werden. Klaus-Dieter Langvom IZM charakterisiert die Vorteile dieser Technik:„Die Geräte sind sowohl in ihrer Komplexität, alsauch mit ihren Komponenten für andere Anwen-dungen und Märkte kostengünstig nutzbar. Jede die-ser Anwendungen vergrößert unser Know-how.“

Mikrosysteme können elektronische, mechanische,optische und biologische sowie chemische Funktionenauf kleinstem Raum integrieren. In Berlin arbeitenmehrere Forschungsinstitute sowie zahlreiche, meistmittelständische Betriebe an der Entwicklung undProduktion solcher High-Tech-Produkte. Deren Kom-ponenten sind mitunter nur unter dem Mikroskop zuerkennen. Die Hauptstadt soll in den nächsten Jahrenzu einem in dieser Technologie führenden Standortwerden, so der gemeinsame Wille von Wissenschaft,Industrie und Politik. Für dieses Ziel wirkt insbeson-dere das Zentrum für Mikrosystemtechnik Berlin(ZEMI) in Adlershof. Es soll die vorhandenen Kompe-tenzen und Ressourcen bündeln und vermarkten.

„Wir verstehen uns als eine Plattform für das inter-disziplinäre Zusammenwirken von Wissenschaftlernund Produzenten zur Entstehung echter Wertschöp-fungsketten“, sagt ZEMI-Geschäftsführer Otto-G.Richter. Die offene Arbeitsgemeinschaft wurde 2001von fünf Forschungsinstituten gegründet. Sie unter-stützt kleine und mittlere Unternehmen mit For-schungs- und Entwicklungsdienstleistungen, die zuPrototypen und zu Serienfertigungen führen. DieBundesanstalt für Materialforschung und -prüfung(BAM), die Berliner Elektronenspeicherring-Gesell-schaft für Synchrotronstrahlung (Bessy), der For-schungsverbund Berlin e.V., die Fraunhofer-Gesell-schaft und die Technische Universität Berlin bringenmehrere Institute und Abteilungen in das Zentrum

and loads. It is able to receive large amounts of data, tostore them, and to transfer them via infrared and radiowave interfaces. For example, the small device can mea-sure the temperature and composition of water, as wellas the speed, direction and precise position of animalssuch as seals. The habits of whales, which can dive to adepth of up to 1,000 metres, can also be analysed pre-cisely and without interference. Dr. Klaus-Dieter Lang,one of the chief developers of microsystems at theFraunhofer Institute, uses BIOMAR as an example toexplain the advantages of this technology: “The com-plexity and individual components of these devices arebecoming ever cheaper for use in other applications inother markets. Every development of this kind expandsour knowledge of the wider range of potential uses ofmicrosystems”.

Microsystems can integrate electronic, mechanical,optical and even biological and chemical functions inthe smallest possible space. In Berlin, several researchinstitutes, along with numerous, mainly small-sizedcompanies, are currently working on the developmentand production of such complex and intricate high-techproducts. Their individual components are sometimesonly visible under a microscope. The general vision ofscientists, businesses and politicians is for the capital tobecome one of the leading locations for this technologyin the coming years. The newly established Centre of Mi-crosystems Technology (ZEMI) in Adlershof, Berlin, isworking particularly actively to achieve this goal. Theidea is to pool and market those competencies and re-sources available.

“We see ourselves as an organisational platform forthe creation of real value-added chains by means of aclose, interdisciplinary co-operation between scientistsand producers”, says Dr. Otto-G. Richter, Director of ZE-MI. The working group, which is open to new membersfrom the Berlin-Brandenburg region, was set up in 2001by five important research institutes, and officiallyopened with a science convention. It primarily supportssmall and medium-sized companies offering researchand development services, “which result in the creationof prototypes, and even serial production”. The FederalInstitute for Materials Research and Testing (BAM), theBerlin Electron Storage Ring Company for SynchrotronRadiation (BESSY), the Berlin Research Group (For-schungsverbund Berlin e.V.), the Fraunhofer Society andthe Berlin Technical University are bringing together se-veral institutes and departments to form the largest-si-zed centre of this type within Germany. The EuropeanUnion is supporting the project with a start-up grant ofaround ten million Euros by 2003, with a further eightmillion Euros provided by the founding members. Thismoney is used first and foremost to fund the installationof technical equipment in the existing institutions andthe new offsite locations of the participating researchcentres in Adlershof. The plan is that in 2004, ZEMI will

TransferTransfer

� Otto-G. Richter, koordi-niert die Arbeit desZentrums für Mikro-systemtechnik Berlin(ZEMI) in Adlershof

� Otto-G. Richter, managingdirector of Berlin's Centre forMicrosystems Technology inAdlershof (ZEMI)

be transformed into another legal entity, in order toenable it to operate on a profit-oriented basis as a self-sufficient company.

According to Mr Richter, the expansion of the neces-sary infrastructure, including above all the ultra-modernlaboratory capacities for the ZEMI partners, is proceedingaccording to plan. By the end of 2003, the planned labo-ratory extensions will have been completed. “In themeantime, we have succeeded in creating over 20 newjobs, some of which require highly skilled people, for theresearch, development, services and production areaswithin the ZEMI group in Adlershof.” Around 50 high-tech projects are currently being implemented on thislevel by the partners. “Several hundred scientists areworking on this project, together with employees of theco-operating companies. At least a dozen new jobs havebeen created in the partner companies. There’s a realsense of vibrant energy growing here for microsystemstechnology”, says the Director.

The “scotty” solar module was recently launched ontothe market. The product idea from the Berlin companySolarc for this new consumer product was also snappedup by IZM. This loading station for mobile phones, pagersand mini-computers works with solar power. The elec-tronic solar module, a special energy management sys-tem and the miniaturised technology for scotty weredeveloped after around two years of close co-operationbetween the Institute and the company. “With this prod-uct, we have combined microelectronics, materials tech-nology and mechanical components in a new way”, saysmicrosystems specialist Lang.

The IZM has been carrying out research into a funda-mental new vision, a revolution in this field of tech-nology. However, it will still take some time to complete.The main focus is the development of new types of tech-nologies to create the “e-grain”. E-grains are tiny elec-tronic systems fitted with sensors which communicateindependently with one another and which can be freelyprogrammed to adapt to any task required. “Through theproduction of very large quantities of these grains, anddue to their universal application, costs and prices willdecrease dramatically compared to those of micro-sys-tems today”, says Mr Lang confidently. According toresearchers, the tiny particles can be incorporated intofood products packaging or textiles, for example, tomonitor quality standards and the effect on the environ-ment. If required, they will be able to alter room condi-tions and communicate autonomously. But that is still along way off…

One product which is already available as a prototype,however, is the V6 ultrasound catheter, for which clinicaltests have already started. It is used for diagnosing dis-ease in the gastrointestinal tract, as well as in the field ofurology, and generates a 360-degree image of a cross-section of the surrounding tissue. Compared to catheterscurrently in use, this image is free of distortion. In addi-

ein. Die Europäische Union unterstützt das Projektmit zehn Millionen Euro bis 2003. Knapp acht Millio-nen Euro kommen von den Gründungsmitgliedern.Mit dem Geld wird vorrangig die technische Aus-stattung der beteiligten Forschungseinrichtungen inAdlershof finanziert. 2004 sollZEMI in eine GmbH überführtwerden, um als eigenständigesUnternehmen zu wirtschaften.

Laut Richter geht der Ausbauder erforderlichen Infrastrukturbei den ZEMI-Partnern nachPlan voran. „Inzwischen ist esgelungen, gut 30 neue Arbeitsplätze für Forschungs-,Entwicklungs-, Dienstleistungs- und Produktions-aufgaben innerhalb des ZEMI-Verbundes in Adlershofeinzurichten.“ Rund 20 High-Tech-Projekte werdenderzeit realisiert. „Mehrere hundert Wissenschaftlersowie Mitarbeiter bei den Kooperationsfirmen arbei-ten an diesen Vorhaben. Hier wächst eine geballteKraft für die Mikrosystemtechnik heran“, berichtet derGeschäftsführer.

Bereits seit kurzem im Handel ist das Solarmodul„scotty“. Die Produktidee der Berliner Solarc GmbHwar gleichfalls vom IZM aufgegriffen worden. Die La-destation für Handys, Pager und Kleinstcomputer ar-beitet mit Solarstrom. In rund zweijähriger Zusam-menarbeit zwischen Institut und Unternehmen wur-den das elektronische Solarmodul, ein spezielles Ener-giemanagement und die miniaturisierte Aufbautech-nik für scotty entwickelt. „Bei dem Erzeugnis habenwir mikroelektronische, werkstofftechnische und me-chanische Bestandteile auf neue Art zusammenge-führt“, sagt Lang.

Das Institut forscht seit längerem an einer grundle-gend neuen Vision. Dabei geht es um neuartige Tech-niken zum Herstellen des sogenannten elektronischen

� UltraschallkatheterV6 zur Diagnose desMagen-Darmtraktssowie in der Urologie.

� The V6 ultrasoundcatheter used for diagno-sing the gastrointestinaltract as well as in urology.

TransferTransfer

„Wir verstehen unsals eine Plattform.“

“We see ourselvesas a platform.”

TransferTransfer

tion, the new device has a long working life and a tubewhich can be adapted more easily to cope with smallbending radii without being damaged. The purchase priceof the new devices can also be set lower than that oftheir predecessors.

According to project leader Ralf Ledworuski, from theInstitute for Construction, Microtechnology and MedicalTechnology at the Technical University (TU) in Berlin, thedevice has a good chance of succeeding on the interna-tional medical technology market. It has a micromotorand a micro gear unit in its tip, each with a diameter ofjust 1.9 millimetres. This drive unit is being manufacturedby Dr. Fritz Faulhaber GmbH and Co. KG in Schönaich nearStuttgart. The motor drives a short shaft, which has arotating ultrasound transducer on the end which is just0.5 millimetres thick and comprises a transmitter and a re-ceiver acting as a sensor. These components have been de-veloped since 1999 in the Technical University institute,which also carried out the basic research, since 1999. MGBEndoskopie Geräte GmbH, a manufacturer of endoscopyequipment in Berlin, is responsible for developing themicroelectronic control to synchronise the motor speedand image generation of the entire system in the head ofthe catheter, which is just 15 millimetres long. “By thesummer of this year, we will have tested the catheter andfurther optimised the technology”, explains Ledworuski.By then, the manufacturing method will also have beenadapted to meet the demands of serial production.

Staubkorns (e-grain). Das sind winzige, mit Sensorenausgestattete, eigenständig kommunizierende elek-tronische Systeme, die sich den jeweils gefordertenAufgaben anpassen und frei programmierbar sind.

„Durch die Produktion sehr großerStückzahlen dieser ‘Staubkörner’und ihre universelle Anwendunglassen sich Kosten und Preise imVergleich zu heutiger Mikrosys-temtechnik drastisch senken“, istLang sicher. Die Winzlinge könn-ten zur Qualitäts- und Umwelt-überwachung beispielsweise in Le-bensmittel-Verpackungen oderTextilien eingearbeitet werden, soder Forscher. Sie sollen aufWunsch zudem zum Beispiel Kom-munikationsfunktionen wahrneh-

men. Doch das ist Zukunftsmusik.Als Prototyp bereits vorhanden ist dagegen der

Ultraschallkatheter V6, dessen klinische Tests begon-nen haben. Er wird zur Diagnose des Magen-Darm-trakts sowie in der Urologie eingesetzt und erzeugtein verzerrungsfreies 360° Bild des umgebenden Ge-webes. Das neue Gerät besitzt eine längere Lebens-dauer und einen anpassungsfähigeren Schlauch, dersehr kleine Biegeradien ohne Beschädigungen ver-trägt. Auch der Preis kann günstiger als bei derVorgängertechnik sein.

Laut Projektleiter Ralf Ledworuski vom Institut fürKonstruktion, Mikro- und Medizintechnik der Tech-nischen Universität Berlin (TU) wird das Gerät sehrgute Chancen auf dem internationalen Markt haben.In seiner Spitze befinden sich ein Mikromotor und einMikrogetriebe mit einem Durchmesser von lediglich1,9 Millimetern. Der Motor treibt eine Welle an, anderen Ende sich als Sensor ein rotierender Ultraschall-umformer als Sender und Empfänger befindet, der nur0,5 Millimeter dick ist. Diese Komponenten sind seit1999 in dem Institut entwickelt worden. Um die Mi-kroelektronik zur Synchronisation von Motordrehzahlund Bilddarstellung des nur 15 Millimeter langen Ge-samtsystems im Kopf des Katheters kümmert sich dieMGB Endoskopische Geräte GmbH in Berlin. „Bis zumSommer 2003 wird der Katheter erprobt und weiter-entwickelt“, erläutert Ledworuski. Bis dahin sollen zu-gleich die Fertigungsverfahren der Serienproduktionangepasst werden.

Thomas Wolter

„Bis zum Sommer2003 wird der Ka-theter erprobt undweiterentwickelt.“

“Between now andthe summer of 2003the catheter will betested and the tech-nology further opti-mised.”

get controlled ...motion control

“timing and speed ...”

www.micos.ws

IMPRESSUM/ IMPRINTHerausgeber/Publisher: WISTA-MANAGEMENT GMBH in Zusammen-arbeit mit der TSB Technologiestiftung Innovationsagentur Berlin GmbHund dem Zentrum für Mikrosystemtechnik Berlin (ZEMI)Verantwortlich/Responsible for the content: Dr. Otto-G. Richter, Dr. Eberhart Stens, Dr. Peter Strunk Gesamtherstellung/Production: wbpr Public Relations,Berlin/Potsdam, www.wbpr.deAnzeigen/Advertising: wbpr, Enrico Schulze, Tel.: 0331/201 66 74Layout: Susanne Schuchardt, Christine Netzker, Löning Werbeagentur,www.loening-werbeagentur.deDruck/Printing: Druckerei Arnold, GroßbeerenÜbersetzungen/Translation: Global Sprach Team, Helen RohrTitelbild/Titel/Fotos: FOEN X Photostudio; Florian von Ploetz, OliverMöst; Bernhard Schurian (S. 3)Redaktionsadresse/Address: WISTA-MANAGEMENT GMBH, BereichKommunikation, Rudower Chaussee 17, 12489 Berlin, Tel.: 030/63 92 22 25, Fax: 030/63 92 21 99, E-Mail:strunk@wista.de, Internet: www.adlershof.de; www.wista.deNamentlich gekennzeichnete Beiträge stellen nicht unbedingt dieMeinung der Redaktion dar. Nachdruck von Beiträgen mitQuellenangaben gestattet. Belegexemplar erbeten.Contributions, which are personally signed, do not necessarily repre-sent the opinion of the editorship. Reproduction of articles with sourcespecification permitted. Copy requested.Erscheinungsdatum/Date of Publication: 28.04. 2003

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� Ihre betrieblichen Schwerpunkte bestimmen unsere Projektinhalte im Ausbildungszentrum.

� Lange Praxisphasen erleichtern die Integration Ihrer Auszubildenden in betriebliche Projekte.

� Volle Integration der fachtheoretischen Inhalte durch eine eigene Berufsschule.

� Zusätzliche, auf Ihren Bedarf zugeschnittene Lerninhalte verkürzen die Einarbeitungszeit nach der Ausbildung.

� Durch unsere regionale Nähe sind wir schnell für Sie erreichbar.

Qualifizieren Sie Ihre Mitarbeiter von morgen, in ...

� IT-Systemtechnik� Fachinformatik� Gebäudesystemtechnik� Industrietechnologie� Event- und Medientechnik

Nutzen Sie unsere langjährige Erfahrung in der Aus- undWeiterbildung!Siemens Professional Education/ Bildungszentrum BerlinNonnendammallee 104/ 13629 Berlin-Siemensstadt

Tel.: (030) 386 - 26751Email: norbert.giesen@siemens.comURL: http://www.spe-berlin.de/

� Energietechnik� Industriemechanik� Mechatronik� CNC-Zerspanungstechnik� Mikrotechnologie