Os MEMS da Omnitron Sensors podem eliminar os giroscópios em carros autônomos (e reduzir custos também)

Omnitron Sensors, fabricante de chips de sensores MEMS, arrecadou $13 milhões para desenvolver sensores acessíveis para carros autônomos. Se for bem-sucedido, poderemos nos despedir daquelas grandes cúpulas giratórias no topo dos veículos autônomos.

O investimento irá impulsionar a expansão das equipes de engenharia e operações da Omnitron, acelerando a produção em massa do primeiro produto da empresa, um espelho microeletromecânico (MEMS) de varredura passo a passo que é confiável e acessível para vários mercados. Os MEMS têm sido utilizados em tudo, desde um Nintendo Wii até sensores de pressão de pneus.

A rodada foi liderada pela Corriente Advisors, com participação do investidor de longa data L’Attitude Ventures.

Aproveitando a produção de sensores MEMS — que há décadas era limitada pelos caros e laboriosos métodos de fabricação — a propriedade intelectual de fabricação da Omnitron é um facilitador crítico para interconexões ópticas (OXCs) em centros de dados de inteligência artificial (IA), subsistemas ópticos para LiDAR de longo alcance para navegação autônoma, displays transparentes em headsets de realidade estendida (XR) e óculos, e espectrometria a laser de precisão para detecção de gás metano.

Os sensores podem ser integrados em OXCs para centros de dados de IA e subsistemas ópticos para sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS), drones, headsets XR, sistemas de detecção de gases tóxicos e outros eletrônicos conectados que são parte integrante de nossas vidas diárias.

Mercados impulsionados por sensores

A Omnitron está mirando em grandes mercados com sua tecnologia de sensores MEMS:

• Melhorando o rendimento e a eficiência energética em centros de dados de IA: o OXC fotônico baseado em MEMS da Omnitron para arquiteturas Tensor aumenta a velocidade de transmissão e a confiabilidade em um dispositivo de baixa potência, aprimorando o fluxo de trabalho de IA em centros de dados. De acordo com a New Street Research, esse mercado deve chegar a $30 bilhões em 2027.
• Aumentando a acessibilidade e confiabilidade do LiDAR em veículos autônomos: o espelho de varredura passo a passo da Omnitron visa um mercado geral de subsistemas de LiDAR previsto para atingir $6,3 bilhões até 2027, segundo a Yole Intelligence.
• Melhorando a qualidade dos displays em headsets/óculos XR com recursos limitados: o espelho MEMS da Omnitron atende à crescente demanda por ótica XR, um mercado que a IDTechEx espera ultrapassar $5 bilhões até 2034.

“Sensores MEMS são dispositivos microscale inteligentes que nos permitem tocar o mundo através do silício,” disse Aguilar. “No entanto, métodos de fabricação antigos e ineficientes impediram o crescimento dos MEMS que é típico em semicondutores. Isso está prestes a mudar. Nossa propriedade intelectual de fabricação de MEMS oferece um novo paradigma para a produção em massa de sensores precisos e acessíveis em larga escala. Com um investimento significativo da Corriente Capital e financiamento adicional da L’Attitude Ventures, nossa empresa pode agora cumprir a promessa de nossa tecnologia.”

Origens

Fundada em 2019 por um grupo central de inovadores da indústria MEMS, a Omnitron Sensors inventou uma nova propriedade intelectual de fabricação de MEMS que melhora o desempenho e a confiabilidade dos dispositivos e que simplifica a montagem para produzir sensores MEMS para mercados de alta demanda e sensíveis ao preço.

Aguilar foi bastante franco sobre como a empresa, que agora conta com 12 pessoas, começou. Ele trabalhou em empresas como Google e Tesla, trabalhando em sistemas LiDAR, e via o LiDAR como o “bane da minha existência.”

Ele fundou a empresa com o CTO Trent Huang, um especialista em fabricação de MEMS e computação quântica.

“Sou um nerd, e passei minha carreira construindo ou integrando sensores em robôs para que eles pudessem ver e operar no mundo real. Ao trabalhar com esses sensores, especificamente LiDAR, eu vi a promessa do que o LIDAR poderia fazer por robôs. Mas eu também experimentei diretamente a frustração ao usar LIDAR em aplicações do mundo real. Embora bilhões de dólares tenham sido gastos para trazer o LIDAR ao mercado, não o vemos em todos os carros. O que impulsiona esse problema não é necessariamente uma palavra sexy, mas sim confiabilidade.”

Ele afirmou que os sensores costumam falhar após apenas alguns meses de operação na estrada. Esse tem sido o gargalo para os grandes fabricantes de automóveis, que não querem realizar manutenção em um carro apenas para substituir um sensor.

Aguilar disse: “É por isso que o LIDAR não conseguiu chegar ao mercado. E com meu histórico em construir esse tipo de tecnologia e sendo um bom engenheiro, eu visitava esses fornecedores e dizia: Ei, o que está acontecendo?”

Ele viu um grande potencial nos processos de fabricação de semicondutores e como torná-los confiáveis. É por isso que formou a equipe há cinco anos e começou a trabalhar em um plano para substituir uma das partes móveis por pequenos espelhos feitos com tecnologia MEMS, onde recursos mecânicos são gravados em semicondutores para que tenham pequenas partes móveis. Nesse caso, são pequenos espelhos em um chip que podem se mover.

Agora, na sua terceira rodada de capital, a empresa está refinando seus chips, que possuem um espelho de 10 milímetros de diâmetro (que é a parte dourada no meio dos chips). Ele articula 60 graus, movendo-se para a esquerda e para a direita, e tem um tempo de estabilização de um milissegundo. Isso é muito rápido e atende aos requisitos de um sistema LiDAR, disse Aguilar.

“Isso é o que realmente despertou o interesse dos nossos clientes. E devido a esse interesse, conseguimos assegurar três cartas de intenção, duas na indústria automotiva e uma no setor de energia, avaliadas em centenas de milhões de dólares,” disse ele.

Como funciona

LiDAR significa Detecção e Medição de Luz. Sistemas LiDAR medem distâncias emitindo um laser infravermelho de alta potência em um alvo e medindo de perto o pulso que retorna. Funciona bem tanto durante o dia quanto à noite.

Um sensor LiDAR é uma ótima solução, em teoria, para um carro autônomo. Ele percebe o mundo ao redor do carro, que então analisa se há alguma ameaça à segurança enquanto um carro dirige por conta própria. Ele essencialmente reproduz a consciência situacional que qualquer motorista humano tem.

No entanto, o LiDAR depende de um laser. Ele emite a luz do laser do carro. A luz atinge os objetos e retorna, ajudando a criar uma imagem do ambiente em forma digital. O sistema recebe o sinal de volta e calcula onde o objeto está e em que direção está se movendo. Um processador pega todos esses pontos em uma “nuvem de pontos” e então interpreta todos os dados.

Cada sistema LiDAR conta com um laser. Ele também possui um scanner, algo que projeta o laser para o mundo, e um receptor que recebe o sinal de volta.

O dispositivo giratório em um sensor LiDAR escaneia o ambiente, espalhando luz laser e medindo os milhões de pontos em uma cena enquanto a luz retorna. Ele está escaneando o ambiente. O espelho é semelhante a uma grande bola de disco giratória. Um fotodetector funciona como uma câmera que captura a luz.

É um componente em movimento que gira o LiDAR para obter uma visão de 360 graus do ambiente. O desafio em um carro em movimento é que tudo isso tem que acontecer rapidamente porque o ambiente muda à medida que o carro avança.

O galvo a laser, abreviação de galvanômetro, é um dispositivo óptico que move um espelho em resposta a sinais elétricos, geralmente no scanner galvo a laser. O movimento do espelho permite um controle preciso da direção e foco do feixe de laser. Os chips MEMS podem substituir esse dispositivo a uma fração do custo.

“Essa é a grande disrupção que estamos trazendo ao mercado. E isso é o que estamos mudando dentro da unidade LiDAR,” disse Aguilar. “É muito mais barato e mais confiável. É isso que o silício faz.”

Progresso rumo à produção

Para levar o produto ao mercado, a empresa teve que projetar um novo processo semicondutor para fabricar os dispositivos MEMS que sejam menores, mais baratos e mais rápidos. Os fabricantes de chips MEMS não estavam prontos para esse tipo de avanço, que é dez vezes mais denso do que outros no mercado.

“Tivemos que voltar aos princípios básicos e projetar um novo nó tecnológico para MEMS para trazer isso ao mercado. E é um salto enorme em densidade. Portanto, construímos um chip muito mais denso que nos permite alcançar esse desempenho,” disse Aguilar.

Como um exemplo, uma característica chamada de razão de aspecto para os dispositivos MEMS é normalmente de cerca de 20 para 1, e para a Omnitron Sensors, a razão de aspecto é de 100 para 1, ou uma trincheira dentro do chip que é cinco vezes mais profunda que o normal.

Agora a empresa está recebendo seus primeiros chips de fabricação em baixa escala e testando as partes quanto à confiabilidade. A empresa está usando fundições, ou fabricantes terceirizados que fazem chips nos EUA, para fabricar os chips de sensor.

Mas fazer a transição do “laboratório para a fab,” ou do teste para a fabricação, é onde “muitas dessas tecnologias e empresas morrem,” disse Aguilar.

Agora a empresa está passando de construir chips em algumas wafers de silício por semana para milhares por mês, de modo a provar a confiabilidade para os clientes automotivos, disse Aguilar. Isso significa mudar para fábricas de MEMS maiores com maior capacidade. Isso motivou a rodada de financiamento.

Para cada veículo, provavelmente haverá quatro espelhos MEMS, e dois por sistema LiDAR. O sensor MEMS é menor, mais barato e não requer tanta energia. Existem concorrentes por aí, incluindo fabricantes de chips MEMS na China, mas Aguilar acredita ter uma vantagem tecnológica.

Além de carros, existem dispositivos em telecomunicações, realidade aumentada e comunicações espaciais que podem usar a tecnologia.