Halbleiterbranche fordert Chipgesetz 2.0 – Zukurzgekommene und Zulieferer wollen auch Subventionen

Nach dem Chipgesetz ist vor dem Chipgesetz. Denn kaum haben die Politiker in Berlin, Brüssel und andernorts einmal das Füllhorn für Halbleiter-Industriesubventionen geöffnet und die ersten Milliarden verteilt, da sind auch schon neue Begehrlichkeiten geweckt.

„Ein Marathon, für den man einen langen Atem braucht“ Manfred HorstmannSo hat Chipfabrik-Chef Manfred Horstmann von Globalfoundries (GF) Dresden nun gleich ein zweites europäisches Chipgesetz, einen ‚European Chips Act 2.0' (ECA 2.0) gefordert. Er will damit erreichen, dass einerseits mehr Mikroelektronikausbauprojekte in Europa Subventionen erhalten, andererseits diese Zuschüsse auch langfristig fließen. Hintergrund: Globalfoundries Dresden hatte in der Vergangenheit zwar Ipcei-Beihilfen bekommen, ging aber beim ECA 1 bisher leer aus. „Deutschland und Europa haben sich auf den Weg gemacht, um die eigene Chip-Produktion zu erhöhen und dadurch die industrielle Resilienz in der Union zu stärken“, argumentierte daher Horstmann während eines ‚parlamentarischen Gesprächs', das die ‚Industriegewerkschaft Bergbau, Chemie, Energie' (IGBCE) gemeinsam mit Halbleiterunternehmen aus dem ‚Silicon Saxony' ausgerichtet hatte. Dieses Ausbauprogramm sei „ein Marathon, für den man einen langen Atem braucht“, betonte der Dresdner GF-Chef. „Deshalb müssen wir schon heute über einen European Chips Act 2.0 nachdenken. Nur wenn wir am Thema Chips dranbleiben, werden wir unsere Jahrhundert-Herausforderungen Dekarbonisierung, Digitalisierung, Demografie und Sicherheit meistern können. Und dafür brauchen wir zwingend einen krisenfesten Zugang zu leistungsfähigen, energieeffizienten und vor allem auch vertrauenswürdigen Chips.“ Zuvor hatte bereits ‚Silicon Saxony' gefordert, die ECA-Subventionen zu verstetigen. Damit liegt der sächsische Branchenverband weitgehend auf einer Linie mit der Staatsregierung im Freistaat, IGBCE, Globalfoundries und weiteren Halbleiterakteuren, die bisher nur wenig von ECA oder Ipcei-Subventionen profitiert haben. „Eine der Stärken der europäischen Halbleiterindustrie sind hochspezialisierte und diversifizierte Halbleitertechnologien für den Automobil-, Medizin- und Industriebereich, die bedarfsgerecht auch in kleineren Stückzahlen produziert werden können“, argumentiert beispielsweise der Dresdner X-Fab-Chef Michael Woittennek. „Diese Stärken gilt es auszubauen und zu fördern mit international wettbewerbsfähigen Standortbedingungen. Deswegen dürfen wir mit den angeschobenen Projekten im Rahmen des European Chips Act jetzt nicht aufhören, sondern müssen den Weg für eine Fortsetzung bereiten, die diese Bestrebungen zum Ausbau der europäischen Halbleiterindustrie auf breitere Füße stellt.“

Zulieferer wollen auch ins Chipgesetz

Parallel dazu haben inzwischen auch Unternehmer aus der Halbleiterzulieferindustrie die Finger gehoben und ebenfalls Bedarf an Chipgesetzbeihilfen angemeldet. Die EU solle ihr Chipgesetz so ändern, dass es künftig auch die lokalen Zulieferer der europäischen Halbleiter-Industrie einbezieht und unterstützt, haben nun vier europäische Halbleiter-Zulieferer in einem gemeinsamen Positionspapier gefordert.

„Wenn Europa die ehrgeizigen Produktions- und Innovationsziele des EU-Chipgesetzes erfolgreich erreichen will, müssen die Entscheidungsträger unserer Meinung nach über die Fabrik hinausdenken und einen ganzheitlicheren Ansatz verfolgen, der auch die Bedürfnisse kritischer Lieferkettenelemente für die Chipfabriken und Auftragsfertiger einbezieht“, heißt es in dem Papier, das Toppan Photomasks Dresden, die österreichische ‚IMS Nanofabrication', die schwedische ‚Mycronic' und die ‚Vistec Jena' unterschrieben haben. „Werkzeughersteller, Optik- und Fotomaskenhersteller spielen eine entscheidende Rolle bei der Finanzierung europäischer Forschung, Entwicklung und Innovation sowie der Gesamtproduktion.“ Nur wenn die EU über die großen Chipfabriken hinaus das gesamte Ökosystem unterstütze, das Halbleiterfertigung erst möglich mache, könnten die Mikroelektronikwertschöpfungsketten in Europa krisensicher werden. „Zukünftige Versionen des Chip-Gesetzes sollten kritische Elemente der lokalen Lieferkette – wie die Mitunterzeichner dieses Whitepapers – berücksichtigen, um die digitale Souveränität sicherzustellen“, fordert beispielhaft ‚Toppan Photomasks'-Europapräsident Adrian Phillips. Die konkreten Forderungen aus der Zulieferindustrie für einen ECA 2.0 beschränken sich indes nicht auf Subventionen: Die EU und die Bundesregierung müssten sich dringend für niedrige Energiepreise stark machen, heißt es in dem Positionspapier. Auch sollten die Politiker unter anderem die lokale Fachkräfte-Ausbildung stärker unterstützen, Visa für ausländische Fachkräfte in der Halbleiterindustrie liberalisieren, das Verbot sogenannter Ewigkeits-Chemikalien (PFAS) für die Halbleiterindustrie so lange aussetzen, bis Ersatz gefunden sei, und einen 25-prozentigen Steuernachlass für neue Mikroelektronik-Investitionen gewähren.

Infineon steckt zusätzlich 300 Mio. € in ‚alte' Dresdner Chipwerke

Raik Brettschneider ist einer der beiden Geschäftsführer von Infineon Dresden.Dass es in der Branche gelegentlich auch ohne Milliardensubventionen geht, macht derzeit übrigens Infineon in Sachsen vor: Zwar hatte sich der deutsche Halbleiterriese für sein 5 Mrd. € teures neues Chipwerk 4 in Dresden zunächst eine Milliardenbeihilfe vom Staat gesichert. Aber parallel dazu steckt das Unternehmen eben auch noch mal rund 300 Mio. € in die Modernisierung und den Kapazitätsausbau in seinen bereits existierenden Dresdner Fabs – auch ohne ECA-Subventionen, wie jetzt eher ‚nebenbei' mit bekannt wurde. Der bisherige Kurs, stetig nach zu investieren, habe sich über die Jahre hinweg ausgezahlt, betonte Raik Brettschneider, einer der beiden Geschäftsführer von Infineon Dresden. „Dadurch ist der Standort sehr wettbewerbsfähig geblieben: in der Fertigung, der Prozess- und Produktentwicklung.“ Von daher lohnt es sich für den Halbleiterkonzern eben auch weiter, in Sachsen weiter zu investieren und in einem Hochlohnland wie Deutschland selbst Fabriken weiter zu betreiben, die in ihren Ursprüngen rund drei Jahrzehnte alt sind.

Infratec nimmt Sensorik-Fabrikanbau in Dresden in Betrieb

Ein paar Nummern kleiner hat zudem nun auch Infratec Dresden seine Reinraumfabrik für 20 Mio. € ausgebaut: Der neue Fertigungs- und Entwicklungstrakt schaffe „Raum für Innovationen“, teilte das auf Thermokameras, Infrarotsensor- und -messtechnik spezialisierte Technologieunternehmen mit. Dies sei das bisher größte Bauprojekt des Unternehmens und ein „klares Bekenntnis zu Dresden als Wirtschaftsstandort.“ Der Fabrikanbau umfasst auf rund 2.700 m2 neue Fertigungs- und Entwicklungsräume für Thermografiekameras und pyroelektrische Detektoren. Auch steht dort eine neu entwickelte, vollautomatische Kalibriermaschine für die radiometrische Kalibrierung von Wärmebildkameras zur Verfügung. Einen Teil der Energie für den Reinraum liefert eine 100-kW-Solaranlage auf dem Neubau.

Auch Software-Industrie wächst

Und auch die Nachbarindustrien der sächsischen Mikroelektronik legen zu. Mittlerweile ist fast die Hälfte aller Beschäftigten im Branchenverband ‚Silicon Saxony' in Softwareschmieden tätig, nämlich rund 40.000 der insgesamt 81.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Damit wächst die Software-Branche weit dynamischer als die gesamte Hightech-Industrie in Sachsen: Legte die Gesamt-Beschäftigtenzahl in den ‚Silicon Saxony'-Betrieben binnen eines Jahres um 6,4 % zu, so kam die Software-Industrie auf 25 % Zuwachsrate. Wachstumstreiber waren einerseits die Nachfrage aus der Halbleiterindustrie selbst, aber auch Künstliche Intelligenz (KI), die Trends hin zu digitalen und speziell auch zu Cloud- sowie quelloffenen Lösungen. „Ich wage mal die Prognose: Software-Unternehmen, die keine KI einsetzen, werden in zwei bis fünf Jahren nicht mehr existieren“, schätzte erst kürzlich Technikchef Frank Schönefeld von der Telekom MMS in Dresden ein. „Wir stehen da alle unter Handlungszwang und sollten die Zeit nutzen.“

Sparsamere Software könnte ganze Giga-Kraftwerke überflüssig machen

Doch nicht allein die omnipräsenten Mega-Trends wie eben KI und Cloud tragen zum Wachstum bei. Vielmehr wenden sich die Ingenieure und anderen Entwickler in Sachsens Softwarebranche auch neuen Themen zu, die bisher eher unter dem Radar lagen, aber enormes Potenzial versprechen. Weil nämlich der Stromverbrauch der weltweit installierten Computertechnik durch energiehungrige Künstliche Intelligenzen (KI), Kryptogeld-Schürffarmen, wachsende Cloud-Rechenzentren und andere Digitaltrends stark wächst, schauen sich viele Programmierer inzwischen ihre Software noch mal genauer an: 10 - 15 % des globalen Kohlendioxid-Ausstoßes und Energieverbrauchs von Rechenzentren, auf PCs und Smartphones lassen sich Expertenschätzungen zufolge sparen, wenn in Zukunft nachhaltiger und sparsamer programmiert wird. Wie das prinzipiell funktionieren kann, hat nun ein Programmier- und Denkmarathon – ein sogenannter ‚Thinkathon' – in Dresden wettbewerbsmäßig vorexerziert. Dafür hockten drei Tage lang zwölf Tüftler aus Deutschland, Estland, England und Indien in spontan zusammengewürfelten, interkulturellen Teams im Dresdner ‚Impact Hub' an der Aufgabe, den Weg hin zu mehr ‚Nachhaltigkeit in der Softwareentwicklung' zu ebnen. Die Herausforderung kam von der Dresdner Programmierschmiede ‚Zeiss Digital Innovation' (ZDI), die sich schon geraume Zeit mit dem energetischen und ökologischen ‚Fußabdruck' von Software beschäftigt. „Für viele Kunden ist der Energieverbrauch von Zeiss-Geräten ein Thema – die möglichen Einsparpotenziale sind auf dem Markt gefragt“, erklärt der Dresdner Zeissianer Hendrik Lösch. Andererseits sorgen die wachsenden Umweltschutz-Berichtspflichten, die Unternehmen in der EU zu erfüllen haben, ebenfalls für den Bedarf, den eigenen Stromverbrauch beim Einsatz digitaler Technologien zu dokumentieren und letztlich auch zu drücken. „Das wird noch ein ganz großes Thema für die Wirtschaft“, meint auch Danny Städter vom ‚Smart Systems Hub Dresden', der den Thinkathon mitorganisiert hatte. „Die Idee ist, die Leute dafür zu sensibilisieren, schon bei der Software-Entwicklung den Ressourcenverbrauch mitzudenken.“ Das Konzept könnte auch zu Synergieeffekten im Cluster führen: Sparsame Computertechnik – damals allerdings aus der Schaltkreis-Perspektive gedacht – war bereits ab 2008 das Leitthema für das sächsische Spitzencluster ‚Cool Silicon' gewesen. Daran würde sich die Idee, den Energieverbrauch auch per Software zu drücken, bestimmt gut andocken lassen, sodass mitteldeutsche Hardware- und Softwareanbieter an diesem Thema gemeinsam arbeiten könnten. Und das Konzept dahinter beschäftigt Dresdner Forscher ohnehin schon seit Jahren: „Bereits vor 20 Jahren hatte ich eine Promotion betreut, in der wir versuchten, einen ,energie-effizienten Compiler’ zu bauen“, erinnert sich der vormalige ‚Cool Silicon'-Sprecher Prof. Gerhard Fettweis.

Ein Ohrenwackeln als Energiequelle

Arshnoor Singh von der HTW Dresden hatte sich im Dresdner Thinkathon ‚Nachhaltigkeit in der Softwareentwicklung‘ den ‚Carbon Cutters‘ angeschlossen.Im Fokus stehen beim Thema ‚Energie' indes nicht nur Versuche, den Stromverbrauch zu senken, sondern auch Experimente, wie sich neue, dezentrale Energiequellen für die allgegenwärtige Elektronik und Sensorik erschließen lassen. Deshalb arbeiten Dresdner Ingenieure derzeit an einer neuen Generation von Energieerntern. Diese „skalierbaren nachhaltigen autonomen Elektroenergieerzeugungssysteme“ (‚Snaps') sollen beispielsweise aus den Bewegungen von Mensch und Tier oder kleinen Maschinen-Vibrationen Strom gewinnen und leicht ausbaubar sein, sodass sie bei Bedarf auch größere Energiemengen liefern können. Das geht aus einer Mitteilung der ‚Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden' (HTWD) hervor, die gemeinsam mit der Wälzlagertechnik Dresden an solchen ‚Scalable Sustainable Self-Sufficient Power-Supply Systems' (S³PS) arbeitet. Ziel seien besonders nachhaltige und effiziente Energy-Harvester, „die vor Ort vorhandene mechanische Energie, beispielsweise aus den Bewegungen von Menschen oder Tieren oder der Vibration von Maschinen, in elektrische Energie umwandeln“, erklärt Prof. Lutz Göhler vom HTWD-Institut für Angewandte Elektronik. Im Inneren wandele ein kleiner elektromagnetischer Generator die Umfeld-Bewegungen in Strom um. Diesen Generator wollen die Ingenieure mit spezieller Abstimmelektronik koppeln. „Die Elektronik sorgt einerseits dafür, dass der Generator mit höchstmöglichem Wirkungsgrad betrieben wird, andererseits passt sie die vom Generator bereitgestellte Spannung an die Erfordernisse des angeschlossenen Verbrauchers an.“ Dabei wollen die Forscher ihre Energieernter von Anfang an so konstruieren, dass sie leicht skalierbar, also ausbaufähig sind. Damit sollen autonome Stromversorger von wenigen Zentimetern, aber auch mehreren Dezimetern Größe möglich werden. Ein besonderer Fokus liegt dabei auch auf dem sparsamen Einsatz von Ressourcen und auf Kreislauf-Prinzipien: „Weil sie eine lange Lebensdauer haben und für ihre Herstellung deutlich weniger Rohstoffe benötigt werden als für herkömmliche Akkus oder Batterien, sind die Systeme nicht nur autark, sondern auch nachhaltig“, betont das HTWD-Team. „Zudem lassen sich die Rohstoffe am Ende der Einsatzzeit günstig zurückgewinnen.“

Datenlasten steigen: Auch Mobilfunker sorgen sich um Stromverbrauch

Ohnehin weitet sich der Energieverbrauch auf immer mehr Hochtechnologie-Bereiche als ganz zentrales Thema aus. Das hat sich auch während der Mobilfunktagung ‚Connect' in Dresden gezeigt: Angesichts stark steigender Datenlasten in den Netzen sorgen sich die Ingenieure zunehmend um den Stromverbrauch und die dabei anfallenden Kosten für die Netzbetreiber. Ein Ansatz der großen Telko-Konzerne, um das Problem in den Griff zu bekommen und dabei gleich noch eine zweite Fliege mit einer Klappe zu schlagen, sind OpenRANs. Dabei handelt es sich um Netzwerke, die weitgehend ohne spezielle Netztechnik aus Fernost in den Sendestationen auskommen, sondern diese Spezialelektronik auf Standard-Computertechnik in Rechenzentren simulieren. Die Ideen dahinter skizzierte unter anderem Michael Martin von ‚1&1' während der ‚Connect': „ORAN macht uns weniger abhängig von einzelnen Hardwareanbietern, wir können die besten Antennen verwenden, die gerade verfügbar sind, und unserer CO₂-Fußabdruck verbessert sich ebenfalls.“ Denn solche offenen, hardware-unabhängigen Architekturen können eben auch den Energiebedarf und die Standortprobleme der stark belasteten Handy-Netze dämpfen: Durch den Ansatz, Spezialelektronik auf Standard-Rechentechnik zu simulieren, lassen sich viele Funktionen klassischer Basisstationen in die Cloud verlagern. Dadurch schrumpfen die Funkstationen, was wiederum den Platzbedarf und die Standort-Anforderungen verringert. Und Rechenzentren lassen sich eben effizienter mit Strom versorgen als dezentrale Netzwerktechnik. Zu den Pionieren dieser ORAN-Konzepte gehört das Dresdner Barkhausen-Institut, das solche Forschungsprojekte international mitkoordiniert.

Bergakademie richtet Studium für Mars-Bergbau ein

Und noch ein außerirdisches Schmankerl aus Sachsens Forschungslandschaft: Um die Besiedlung und den Ressourcen-Abbau auf Mond, Mars und im Weltall vorzubereiten, richtet die Bergakademie Freiberg einen neuen Bachelorstudiengang für ‚Space Resources – Weltraumtechnologien' ein. Die ersten Studenten können sich nun dafür einschreiben. Hintergrund: Bergbau auf der Erde ist zwar eine alte und ausgereifte Technologie, die auch schon seit Jahrhunderten in Freiberg gelehrt wird. Nun aber gelte es, auf der Erde gewonnene Kompetenzen auf andere, extremere Umweltbedingungen zu übertragen, erklärte Professor Carsten Drebenstedt, der den neuen Studiengang ins Leben gerufen hat. „Im Gegensatz zur Erde haben wir auf dem Mond zum Beispiel eine geringere Gravitation, keine Atmosphäre, eine extreme Sonnen- und kosmische Strahlung, einen ständigen Beschuss mit Mikrometeoriten, extreme Temperaturen. Sich diesen Umgebungsbedingungen zu stellen, erfordert jede Menge Kreativität, Erfindergeist, Fantasie und Innovationskraft.“

Die Bergakademie Freiberg will die Talente von morgen auf das Leben und den Bergbau auf Mond und Mars vorbereiten.

Quellen

Globalfoundries Dresden, X-Fab, IG BCE, Oiger.de, Bergakademie Freiberg, Connect, HTW Dresden, Zeiss Digital Innovation, Smart SystemsHub Dresden, Toppan Photomasks Dresden, Vitstec Jena, Silicon Saxony.