Systemtechniken

Systemtechniken dienen der Verknüpfung der einzelnen Technologien und Komponenten bei der Entwicklung eines Mikrosystems. Hierzu zählen sowohl Entwurfswerkzeuge, die die Systemeinbindung und Anwendungsumgebung berücksichtigen, als auch Verfahren zur technischen Realisierung dieser Verknüpfungen.Bisherige MST-Entwicklungen haben gezeigt, daß ausgehend von Forschung und Entwicklung in den einzelnen Techniken Erfolge vorwiegend in Teillösungen wie Mikrosensoren und -aktoren erzielt wurden, während das System durch nachfolgende zumeist hybride Kombination der Komponenten entstand (Bottom up - Ansatz). Bei künftigen MST-Entwicklungen werden die Systemtechniken zur Verknüpfung einzelner Funktionen eine intensive Weiterentwicklung erfahren müssen, um zunehmender Komplexität und höherem Integrationsgrad gerecht werden zu können.Ausgangspunkt der Optimierung eines Mikrosystems sind die anwendungstechnischen Forderungen, deshalb muß dem "Top Down"-Entwurf und den hierfür erforderlichen Werkzeugen einschließlich der Normung von Schnittstellen in Zukunft größere Bedeutung beigemessen werden.

Gegenüber dem konventionellen Bauelemententwurf ist der Entwurf von Mikrosystemen gekennzeichnet durch die Notwendigkeit, eine Vielzahl physikalischer, biologischer und chemischer Größen, unterschiedliche Wirkmechanismen, parasitäre Querempfindlichkeiten und technologische Parameter zu berücksichtigen.Derzeit verfügbare Entwurfswerkzeuge, die bisher im wesentlichen für die Anforderungen der Mikroelektronik entwickelt wurden, sind in der Regel allein auf die Behandlung von Teilaufgaben des Entwurfs von Mikrosystemen zugeschnitten. Für wesentliche Bereiche des Systementwurfs, z. B. für den Entwurf von Aktoren und Sensoren, fehlt derzeit eine durchgängige Entwurfsunterstützung. Gleiches gilt für die Simulation von Mikrosystemen und deren Herstellungsprozesse, der wegen der beträchtlichen Entwicklungskosten zunehmende Bedeutung zukommt.

Aufgabe der nächsten Jahre wird es sein müssen, dieses Feld systematisch zu untersuchen und konsequente Handlungsempfehlungen abzuleiten, damit auf diesem Gebiet möglichst schnell Methoden und Werkzeuge für die Integration von Mikrosystemkomponenten zu vollständigen Mikrosystemen bereit stehen. Der weitere Fortschritt der Systementwicklung wird stark vom durchgängigen Einsatz rechnergestützter Verfahren abhängig sein. Auch müssen Softwareentwicklungen durchgeführt werden, die einen Entwurf mit Werkzeugen, die in der mittelständischen Industrie eingesetzt werden können (flexible Software, Softwarebausteine, geringe Hardwarekosten), gestatten.

Diese Herausforderungen aufzunehmen, muß Gegenstand zukünftiger Forschungsaufgaben sein. U.a. sind folgende Teilprobleme zu berücksichtigen:

• Untersuchung und Auswahl geeigneter CAD-Frameworksysteme für Mikrosysteme zur Einbindung von unterschiedlichen Entwurfsprogrammen; Aufbau standardisierter Benutzeroberflächen und Schnittstellen
• Entwicklung offener Datenstrukturen zum Ablegen entwurfs- und technologiebezogener Daten in einem objektorientierten Datenbanksystem
• Kopplung vorhandener und neuer Entwurfswerkzeuge
• Definition von Schnittstellen für nichtelektronische Komponenten
• Einbeziehung der Wiederverwertungs- und Entsorgungsproblematik (Design for environment).