http://www.ilsole24ore.com/art/tecnologie/2010-06-10/linvasione-mems-081000_PRN.shtml

L’INVASIONE DEI Mems

Una nuova idea di interazione tra uomo e computer che ha fatto breccia tra Wii e iPhone

DI GIUSEPPE CARAVITA
L’hanno chiamato, internamente, Fast and Furious. Perché, nell’ottobre del l’anno scorso, Mister X, un grande cliente del l’StMicroelectronics – il nome è riservato in maniera ferrea – si innamorò di un pre-progetto ancora quasi futuribile presentatogli da Benedetto Vigna, il leader del gruppo Mems (sensori micromeccanici) della multinazionale franco-italiana. Un giroscopio a tre assi, estremamente piccolo (su un chip di silicio quadrato di 3 millimetri di lato) ma capace di “sentire” qualsiasi forza di torsione.
Forse il sensore micromeccanico più ambizioso mai sviluppato […]
Il giroscopio tridimensionale, il “cuore pulsante” per i suoi progettisti di Castelletto (un centinaio di giovani, in maggioranza italiani) è stata una delle maggiori accelerazioni di progetto forse nella storia dell’alta tecnologia nata in Italia. […] E il “supermouse” vagheggiato nel 2004 da Benedetto Vigna e dai suoi cinquanta giovani progettisti (poi raddoppiatisi) incontrò prima la Nintendo, con la Wii, e poi la Apple con l’iPhone. Risultato: da allora Stm ha prodotto circa 700 milioni di Mems, il business nato da zero sfiora oggi i 200 milioni di dollari, si estende a circa il 50% del mercato mondiale degli accelerometri e si è diversificato sui più sofisticati giroscopi, magnetometri (bussole), sensori acustici (ovvero microfoni su chip di silicio) e di pressione. E a tutta la connessa (ma cruciale) elettronica di controllo. Fino a sistemi plurisensoriali combinati, ormai imminenti, che promettono ulteriori rivoluzioni. E che hanno espanso il gruppo di Vigna, fino a qualche anno fa un po’ esotico dentro la microelettronica Stm, al rango di un’area strategica, che punta a nuovi mercati, e a superare la soglia del miliardo di Mems prodotti.
Come? «L’invasione dei Mems ormai è una realtà nei videogiochi e nei telefonini. Sono campi da milioni di pezzi all’anno dove le applicazioni diverranno sempre più sofisticate. Ma noi stiamo lavorando anche oltre: sul mercato, anch’esso gigantesco del medicale. Dove i microsensori hanno uno spazio ancora tutto da esplorare». […]

http://www.chefuturo.it/2014/09/make-in-italy7-nella-nintendo-wii-ce-un-cuore-italiano-storia-di-benedetto-vigna-e-del-suo-accelerometro-che-imita-le-pagode/

Nella Nintendo Wii c’è un cuore italiano: è l’accelerometro a forma di pagoda di Benedetto Vigna

[…] Oggi i MEMS – Micro-Electro-Mechanical Systems o Microsistemi Elettromeccanici – sono dappertutto: chiunque abbia uno smartphone o una console per videogiochi o anche solo una lavatrice, li usa pur senza conoscerli. In più rappresentano un tassello importante dell’ “Internet delle cose” (Internet of Things): facendo diventare “intelligenti” gli oggetti di uso quotidiano, contribuiscono a rendere “smart” tutta una casa, un’automobile e un’intera città. Ma fino al 2005 i MEMS erano troppo costosi e di dimensioni troppo grandi per essere utilizzati nell’elettronica di largo consumo.

A cambiare completamente lo scenario è stato l’incontro fra un giovane fisico nucleare italiano, Benedetto Vigna, lucano di Pietrapertosa, classe 1969 e uno dei pionieri dell’elettronica italiana, Bruno Murari, veneto di Treviso, classe 1936. Appassionato di ricerca ma anche di applicare la scienza alla soluzione di problemi pratici, il Vigna; grande sognatore, inventore e artigiano italiano del silicio, il Murari, direttore per molti anni del centro di ricerca di Cornaredo di STMicroelectronics. Insieme hanno avuto la visione di poter costruire MEMS molto più piccoli, a basso costo e in grandissimi numeri. E Vigna ha avuto la creatività di immaginare un nuovo prodotto che non esisteva, l’accelerometro a tre assi, capace di “sentire” il movimento in tre dimensioni e per questo impiegato per il primo apparecchio elettronico comandato con i gesti, la console di videogiochi Nintendo Wii.

Prima della scoperta di Vigna i MEMS c’erano ma, come già detto, erano usati molto poco. Si tratta di sistemi che integrano sensori con microchip: i primi captano informazioni, i secondi le elaborano, prendono decisioni e danno gli ordini per attuare le azioni opportune. Una tipica applicazione dei vecchi MEMS erano gli airbag, che usavano accelerometro bidimensionale (il calo brusco di velocità del veicolo infatti è un movimento “lineare” che può essere percepito da sensori a due dimensioni).

[…] Murari aveva iniziato nel ’61 a lavorare nella SGS (Società Generale Semiconduttori), l’azienda fondata da Roberto Olivetti e Virgilio Floriani (padrone della Telettra), dalla cui evoluzione poi è nata STMicroelectronics. La sua storia ha parecchi tratti in comune con quella di Federico Faggin, l’inventore del primo microchip al mondo (qui l’articolo). Come Faggin anche Murari è veneto – nato a Treviso e cresciuto a Venezia -, è appassionato di aeromodellismo e ha studiato da perito in un istituto tecnico, diplomandosi prima in Elettrotecnica al Pacinotti di Mestre e poi in Elettronica al Beltrami di Milano. Oggi ha anche una doppia laurea Honoris Causa a Ca’ Foscari in Scienza dell’Informazione e al Politecnico di Milano “per i suoi contributi fondamentali nel campo della microelettronica che hanno consentito l’affermazione a livello internazionale dell’industria italiana di alta tecnologia”. […]

Nel ’97 in Italia Murari era forse l’unico ad aver sentito parlare dei MEMS, racconta oggi Vigna: “Murari viveva all’interno di ST e quindi proiettato nel mondo della microelettronica che era globale quando ancora nessuno parlava di globalizzazione”. Erano anni di crisi del mercato e Murari incaricò Vigna di studiare i MEMS per capire se ST poteva sfruttarli per qualche nuovo business. Il giovane Vigna ne sapeva poco o niente e si sbrigò a imparare tutto il possibile. Passò anche un anno a Berkeley all’Università della California e, tornato a Cornaredo, cominciò a lavorare su una grande idea: non solo miniaturizzare i MEMS a dimensioni mai viste prima, ma crearne un tipo completamente nuovo, dotato della terza dimensione e capace quindi di interpretare i movimenti del mondo reale.

“L’industria dell’elettronica è cresciuta sfornando apparecchi sempre più sofisticati e multifunzione, che però non si sono diffusi a livello di massa fino a quando non è stato semplificato il loro uso – spiega Vigna -. Seguendo questo filone di ragionamento, la missione che ci eravamo dati al laboratorio di STMicroelectronics era semplificare il rapporto uomo-macchina con una nuova interfaccia: il gesto”.

Così come le icone e il mouse avevano reso facile usare un personal computer anche per i non esperti, noi abbiamo creduto nei sensori di movimento per comunicare con le macchine in modo ancor più naturale.

Una sfida non facile: per vincerla e riuscire a costruire un terzo asse su una piastrina di silicio di meno di un millimetro Vigna e la sua squadra – una decina di ricercatori, tutti italiani e trentenni – hanno dovuto progettare nuove strutture e metodi di fabbricazione e di testing. Di conseguenza hanno sfornato tantissime invenzioni e brevetti.

L’ispirazione su come procedere per superare le sfide della meccanica oltre che dell’elettronica è arrivata da esperienze diverse. Come quella a Kyoto, dove si trova un capolavoro dell’architettura giapponese: la pagoda Toji, una torre di legno alta cinque piani, 58 metri, rimasta in piedi per oltre 1.200 anni pur essendo al centro di una zona di terremoti. Era il 2003 e Vigna stava visitando il Giappone, munito delle doti fondamentali per ogni inventore di successo: una grande preparazione di base, più la molla della curiosità e l’apertura alla contaminazione da altre discipline, architettura compresa.

“I giapponesi mi hanno spiegato che per resistere ai terremoti la pagoda era costruita intorno ad un solo palo, in modo che le vibrazioni delle scosse non facessero entrare in risonanza la struttura – ricorda Vigna -. Avevo davanti agli occhi la soluzione per i nostri accelerometri a tre assi! Bisognava basarli su un solo pilastro per renderli più robusti”. Appena cinque settimane dopo, nel laboratorio di Cornaredo la sua intuizione del singolo pilastro si sarebbe dimostrata valida.

Il primo cliente del nuovo MEMS è stata la casa americana di lavatrici Maytag che l’ha usato per ridurre le vibrazioni e i consumi d’acqua; poi è stato adottato in applicazioni per laptop, telefonini, pedometri e walkman. Ma la svolta è arrivata nel 2005 con la convergenza di due scelte aziendali. Da una parte c’era STMicroelectronics, che ha deciso di investire su un impianto di lavorazione di fette di silicio (wafer) a 8 pollici per costruire MEMS, mentre tutto il mondo li produceva su fette da 6 pollici: ST ha scommesso insomma su volumi più alti e prezzi più bassi, anche quando un mercato di massa per i MEMS ancora non c’era. Dall’altra parte c’era Nintendo, che per cercare di recuperare la leadership persa nei videogame, ha scelto di cambiare in modo radicale il concetto di videogioco con la console Wii.

Vigna ha incontrato i giapponesi di Nintendo nel marzo di quell’anno e scoperto che la loro visione era uguale alla sua: volevano far controllare la console non più con una tastiera o con un joystick – due strumenti poco amichevoli per i non adolescenti – ma con il movimento del corpo del giocatore. Due mesi dopo, ST ha preparato un prototipo e nel maggio 2006 Nintendo ha lanciato la Wii, il cui controllore è stato costruito attorno all’accelerometro: la forza del gesto imprime un’accelerazione a una piccola massa all’interno del dispositivo; e quella accelerazione può essere rilevata e trasformata in un segnale elettrico. Così il controllore è diventato un’estensione naturale delle braccia, come se fosse una racchetta da tennis, una pistola da tiro a segno, una mazza da baseball o una bacchetta di direttore d’orchestra, per citare solo qualche applicazione.

La Wii è stata subito un successo internazionale, conquistando ai videogiochi un pubblico che prima non si era mai accostato a questa forma di passatempo. E STMicroelectronics è dal 2008 numero uno di un mercato che prima non esisteva e che nel 2013 valeva 3,5 miliardi di dollari, di cui la multinazionale italo-francese controlla il 22%.

Dall’accelerometro a tre assi Vigna e il suo team sono passati al giroscopio a tre assi e poi hanno sviluppato un’intera nuova generazione di MEMS per l’automobile, gli smartphone e i tablet, la geolocalizzazione, la salute, il fitness.

Intanto Murari, ritiratosi dall’attività di ricerca quotidiana, è diventato Advisor scientifico di STMicroelectronics, mentre Vigna ha fatto carriera e oggi è il responsabile per ST di tutto il gruppo Analog, MEMS & Sensors. Ma Vigna non si è seduto sugli allori. Continua a lavorare per fabbricare sensori sempre più piccoli e ricchi di funzioni, che inseriti nei nostri indumenti, occhiali o bracciali ci aiutano a vivere meglio. Chissà se le sue scoperte, usate creativamente da artigiani e imprenditori italiani, riusciranno a dare ulteriore slancio al made in Italy.

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