Zwar wird immer klarer, dass Europa seine ehrgeizigen Pläne, die Weltmarktanteile in der Mikroelektronik bis 2030 zu verdoppeln, nicht erreichen kann. Doch das in diesem Zuge erlassene Chipgesetz zeigt zumindest in Sachsen Wirkung: Abgesehen von den Chipfabrikgroßprojekten von TSMC und Infineon nimmt die paneuropäische Pilotentwicklungslinie für Chipverpackungstechnologien Gestalt an – und ein Großteil der Gelder fließt nach Sachsen. Die Investitionen ziehen kleinere Erweiterungen und Halbleiteransiedlungen an, unter anderem in der Zulieferindustrie und aus Nordeuropa.
So geht es nun endlich los mit der neuen Pilotentwicklungslinie für länderübergreifende Chipverpackungstechnologien: Das Projekt ‚Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems' (Apecs) soll Backend-Lücken in der europäischen Halbleiterwertschöpfungskette schließen und wird rund 730 Mio. € kosten. Laut der Fraunhofer-dominierten ‚Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland' (FMD) in Berlin beginnt der Aufbau dieser Linie nun. Ein knappes Drittel der Summe fließt voraussichtlich nach Sachsen. Die Chipendmontagepilotlinie wird sich aus Anlagen in verschiedenen Reinräumen an verschiedenen Standorten zusammensetzen – geplant sind unter anderem neue Ausrüstungen für Fraunhofer-Institute in Dresden und Chemnitz, aber auch außerhalb von Sachsen. Das Ceasax in Dresden und das Fraunhofer-Enas in Chemnitz beispielsweise wollen sich in diesem Zuge neuen Chiplet-Technologien bis hin zur ‚quasimonolithischen Integration' widmen. Der Institutsteil Entwicklung Adaptiver Systeme (EAS) in Dresden optimiert zusammen mit seinem Mutterinstitut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen die damit verbundenen Systemtechnologien (STCO), kümmert sich zudem um Chiplet-Entwurf und Integration. Zum Verbund gehören zudem Standorte in Berlin, Bayern, Schleswig-Holstein, Baden-Württemberg, Nordrhein-Westfalen, Brandenburg und Sachsen-Anhalt. Mit dabei sind außerdem internationale Partner wie die TU Graz, das finnische VTT, das Großforschungszentrum Imec in Löwen, das französische CEA-Leti, Forth in Griechenland, IMB-CNM und CSIC in Spanien und INL in Portugal. Zusammen sollen sie eine Art durchgängige Pilotlinie bilden. „Um künftig als europäischer Forschungs- und Produktionsstandort noch unabhängiger von anderen großen Clustern in der Welt zu werden, braucht es diese Forschungsallianz und die gemeinsame Kraftanstrengung über Ländergrenzen hinweg“, betont der sächsische Wissenschaftsminister Sebastian Gemkow (CDU). „Damit beschleunigen wir den Übergang von Forschungsergebnissen in die Wirtschaft erheblich und stärken damit insbesondere auch die sächsische Chipindustrie als Motor im europäischen Verbund. Nur so können wir Chiptechnologien Made in Saxony auch im weltweiten Maßstab wettbewerbsfähig halten und ganz neue Trends setzen.“
Mehr Kooperation angemahnt
In Chipwerken gefragt: LuftzerlegungsanlagenGenerell müssen die europäischen Halbleiterstandorte in Zukunft enger zusammenarbeiten, wenn sie den Multimilliarden-Paketen etwas entgegensetzen wollen, mit denen die USA, Japan, Südkorea, Indien und andere Staaten ihre jeweils eigene Mikroelektronikindustrie derzeit aufpäppeln. Damit Europas Mikroelektronik an Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Asien und Amerika gewinnt, müssen sich demnach große europäische Chipindustriezentren wie Dresden, Crolles und Leixlip enger auch mit kleineren Halbleiterstandorten vernetzen. Das hat der Dresdner ‚Silicon Saxony'-Chef Frank Bösenberg eingeschätzt, der in Personalunion nun auch Vorsitzender des europäischen Halbleiterverbundes ‚Silicon Europe Alliance' geworden ist. „Indem wir das Fachwissen regionaler Ökosysteme und insbesondere von kleinen und mittleren Unternehmen auf dem gesamten Kontinent bündeln, können wir unsere kollektive Wirkung verstärken, Innovationen fördern und die Wettbewerbsfähigkeit Europas auf globaler Ebene sicherstellen“, sagt Bösenberg. So könne es womöglich gelingen, die ehrgeizigen Ziele des EU-Chipgesetzes doch noch zu erreichen. Selbst an vergleichsweise starken europäischen Halbleiterstandorten wie eben Sachsen sind gewisse Lücken in den Wertschöpfungsketten – auf die auch das Apecs-Projekt zielt - unübersehbar. Daher hat auch die neue sächsische Minderheitsregierung aus CDU und SPD dieses Thema ausdrücklich in ihr Koalitionspapier aufgenommen. „Ziel ist es, auch der führende Entwicklungsstandort für Mikroelektronik zu werden“, heißt es da. „Wir wollen die Wertschöpfungstiefe erhöhen, insbesondere durch den Aufbau von sächsischen Forschungs- und Entwicklungsfähigkeiten im Chipdesign und Advanced Packaging.“ Vollkommen unrealistisch ist das nicht mehr: Die TSMC-Ansiedlung könnte womöglich eine hohe Sogwirkung auslösen, die auch viele Zulieferer der Taiwanesen und letztlich vielleicht auch Backend-, Test- und Chipentwurf-Unternehmen nach Dresden locken könnte, so die Hoffnung der Wirtschaftspolitiker.
Air Liquide baut Präsenz in Sachsen aus
Und dieser Sog ist schon vor der Eröffnung der TSMC-Fab in Dresden spürbar: Zulieferer stärken ihre Infrastrukturen in Sachsen, neue Hightech-Akteure siedeln sich an. So baut beispielsweise der Prozessgaslieferant ‚Air Liquide Electronics' (ALE) seine Präsenz im ‚Silicon Saxony' aus: „100 % der in Dresden produzierten Chips enthalten Gase von Air Liquide Electronics”, betont ALE-Chef Wolfgang Steiner. „Um unsere Präsenz in der Region zu stärken und noch näher an unseren Kunden und Partnern zu sein, haben wir jetzt auch ein Büro am Flughafen in Dresden eröffnet.“ Zuvor hatte der Zulieferer bereits seine Lager- und Fertigungskapazitäten in Ottendorf-Okrilla bei Dresden erweitert. Das Unternehmen liefert einerseits Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Präkursoren und andere Gase an Halbleiter- und Solarunternehmen. Andererseits konstruiert das ALE-Team auch Luftzerleger, mit denen sich ein Teil dieser Gase hochrein gleich an der jeweiligen Fabrik aus der Atmosphäre gewinnen lässt. „Wir betreiben mittlerweile zehn solcher On-Sites für das sächsische Halbleitercluster Silicon Saxony“, berichtet ALE-Operativdirektor Stefan Lindt.
Auch Freiberg Instruments baut aus
Auch der Mikroelektronikzulieferer ‚Freiberg Instruments' will seine Messtechnikfertigung in Sachsen ausbauen. Konkret will das Unternehmen eine neue, klimatisierte Halle für Halbleiterproduktionsanlagen bauen. Dafür schießt das Land 1,87 Mio. € zu. Freiberg Instruments ist 2005 als Ausgründung aus der Bergakademie Freiberg entstanden. Das Unternehmen ist auf Messtechnik und Analyseinstrumente für Chipfabriken, die Solarindustrie, Medizintechnik, Materialentwicklung und weitere Sparten spezialisiert. Die bereits erweiterten Produktions- und Lagerflächen in Freiberg sind inzwischen ausgelastet. Nun braucht das Team um Geschäftsführer Kay Dornich eine neue Produktionshalle. Außerdem ist geplant, Messgeräte, neue Werkzeuge, eine CNC-Fräsmaschine, Roboter, eine Wasserstrahlanlage und eine Photovoltaikanlage anzuschaffen. „Diese Investitionen schaffen die Grundlage, um auch künftig größere Aufträge annehmen zu können“, schätzt das Wirtschaftsministerium in Dresden ein.
Finnische ‚Chipmetrics' siedelt sich in Dresden an
Und das ‚Silicon Saxony' strahlt auch zunehmend gen Norden und Osten aus: Angezogen durch das in Europa einzigartige Ökosystem aus großen Chipfabriken, Halbleiterzulieferern und Mikroelektronik-Instituten, siedeln sich in und um Dresden inzwischen auch immer mehr nordeuropäische Hochtechnologie-Unternehmen an. Diese Sogkraft hat jüngst erst die Elektronikprozess-Firma Alixlabs aus Südschweden dazu bewogen, eine Dresdner Tochtergesellschaft zu gründen, dazu stößt nun auch ‚Chipmetrics Oy' aus Nordkarelien: Die Finnen wollen in Dresdner Reinräumen ihre Produktion von Testchips auf Siliciumscheiben (Wafer) ausweiten und neue Geschäftsfelder mit den Großen der Branche aufbauen. Das hat Thomas Werner angekündigt, der derzeit für Chipmetrics die Dresdner Niederlassung im Nanocenter in Klotzsche aufbaut. In Helsinki wie auch in Karelien sei ‚Silicon Saxony' wohlbekannt, betont Thomas Werner: „Dresden gilt auch dort als der wichtigste Halbleiterstandort in Europa. Wer in der Branche aktiv ist, will in dieser Stadt präsent sein.“ In Finnland gebe es nicht die Möglichkeiten wie in Dresden, neue Chiptechnologien und -produkte in industrienahen Forschungsreinräumen oder gar in Megafabs in der Praxis zu erproben. Das Elektronikunternehmen ‚Chipmetrics' wiederum entwickelt in Joensuu weitab der Hauptstadt in Nordkarelien Test-Chips für die Herstellung modernster 3D-Schaltkreise, besitzt aber keine eigenen Fabriken. Von daher sei die Ansiedlung in Sachsen ein logischer Schritt.
Testchip-Wafer von Chipmetrics
Argusäugiger Daten-Paketbote für das Roboterauto
Impulse kommen auch weiterhin von den Ausgründungen aus der Dresdner Exzellenzuni: Damit Roboterautos künftig weniger Unfälle bauen, hat die Dresdner Uni-Ausgründung ‚Siliconally' einen neuartigen Kommunikationschipbaustein entwickelt. Der überwacht den Ethernet-basierten Datenverkehr im Auto und wickelt ihn besonders fehlerarm und zuverlässig ab. Dadurch sorgt dieser virtuelle Datenpaketbote dafür, dass fahrerlose Fahrzeuge sehr rasch auf eine Unfallgefahr reagieren können. Erster Kunde ist ein US-amerikanischer Autochiphersteller. Die Produktion der Schaltkreise übernimmt die Dresdner Halbleiterfabrik von Globalfoundries, ihren Stresstest absolvieren die ersten Testmuster ebenfalls in Sachsen. „Was wir hier machen, ist ein wichtiger Schlüssel zum autonomen Fahren“, meint ‚Siliconally'-Chef Benedikt Schonlau.
Neues Superlaser-Labor dockt sich bei Helmholtz Dresden an
Weiter in die Zukunft gerichtet ist eine forschungslastige Ansiedlung: Angesichts der großen Fortschritte, die Dresdner Helmholtz-Forschern mit Superlasern wie dem ‚Draco' bisher gelungen sind, will das Technologieunternehmen ‚Amplitude Laser' in Sachsen ein neues Forschungslabor einrichten. Dafür verlagern die Franzosen nun schrittweise Personal und Technik-Knowhow aus Lisses nahe Paris nach Dresden. Auf der Agenda des neuen Labors, das an das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) andockt, stehen einerseits besonders kompakte Protonenbeschleuniger für den Kampf gegen Krebs, andererseits Superlaser für Trägheitsfusionskraftwerke.
Mit solchen Ionenkanonen wollen die Helmholtz-Forscher aus Dresden-Rossendorf die Quantenrechenwerke im Silizium erzeugen und stabilisieren
‚Equspace': Quantenchips für Europa
Apropos Helmholtz und Zukunft: Forscher aus Sachsen, Finnland und den Niederlanden wollen mit einem neuen Projekt den Weg zu einer eigenen Massenproduktion siliziumbasierter, besonders stabiler Quantenchips für Quantencomputer ebnen. Die EU schießt 3,2 Mio. € für dieses ‚Enabling New Quantum Frontiers with Spin Acoustics in Silicon' (Equspace) genannte Konsortium zu. Das HZDR hat dabei den Ionenbeschuss der neuen Quantenprozessoren übernommen. Konkret wollen die sächsischen Helmholtz-Forscher Chips, wie sie so ähnlich auch in heutigen Mikroelektronikfabriken vorkommen, mit einer Sonderform der sonst üblichen Siliciumatome spicken. Diese Silicium-28-Isotope sollen dafür sorgen, dass die besonderen Quantenzustände im Computerchip nicht zusammenbrechen. Außerdem beschießen sie die Quantenchips mit Bismut. Sie dienen als ‚Geber'-Teilchen (‚Donor'-Atome) mit einem quantenmechanischen Drall (‚Spin'), der mehrere Zustände gleichzeitig annehmen kann. Erst dadurch entstehen die Superrechenfähigkeiten der Quantencomputer, die in ‚Qubit'-Dateneinheiten organisiert sind. Dieses Konzept könne womöglich „perspektivisch klassische Computer sowie andere Quantencomputersysteme übertreffen“, so HZDR-Projektleiter Dr. Nico Klingner.
Fraunhofer-Experte: Sollten ‚Teuken'-Schwung jetzt nutzen
Sind humanoide Roboter wie diese künstliche Concierge am Ceti-Forschungszentrum in Dresden die Zukunft? Die Verschmelzung von KI und Robotik könnte einen Schub in Richtung universeller Einsetzbarkeit gebenNeben klassischer Mikroelektronik und Quantencomputing erweisen sich auch die KI-Technologien immer mehr als Taktgeber für ‚Silicon Saxony'. Dazu gehört das große europäische Sprachmodell ‚Teuken', an dessen Ausbildung auch Forscher aus Dresden und Leipzig beteiligt waren. Nun sollte Sachsen aber auch mehr konkrete KI-Projekte anschieben, dafür öffentliche Aufträge auslösen und den Bau von KI-Rechenzentren fördern. So könne der Bestand an erfahrenen KI-Experten auch ohne einen langwierigen Aufbau akademischer Ausbildungskapazitäten recht zeitnah wachsen. Das hat Dr. Nicolas Flores-Herr von der Dresdner Außenstelle des Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS) eingeschätzt. Wichtig sei es nun, den aktuellen Schwung zu nutzen „und jetzt zu handeln, statt sich lange zu beraten“, betonte der Neurowissenschaftler. „Dann schaffen wir es auch, hier binnen zwei Jahren einen Kreis fähiger junger KI-Experten aufzubauen.“ Mit der wachsenden Personalbasis könnten dann immer neue und ambitioniertere KI-Projekte zu einer Art Selbstläufer werden.
Trend geht zur Fusion von KI und Robotik: Premiere für ‚Robotics & AI Experience'
Und gerade in diesem Sektor zeichnet sich eine weitere Andockstelle zu einer weiteren Schlüsseltechnologie ab: Wenn KI und Robotik verschmelzen, könnte eine ganz neue Generation universell einsetzbarer „intelligenter“ Roboter entstehen, die sich adaptiv an wechselnde Umgebungen anpassen. Wie das funktionieren kann, soll unter anderem eine neue Konferenzmesse in Dresden zeigen: Rund 350 Forscher, Ingenieure, Unternehmer und potenzielle Käufer innovativer Automatisierungslösungen treffen sich in diesem Jahr im Hygiene-Museum Dresden zur ‚Robotics & AI Experience'. Der Fokus richtet sich dabei auf die Vernetzung zwischen Forschung und Mittelstand und den Einsatz von ‚Künstlicher Intelligenz' (meist als KI oder AI abgekürzt) in ‚intelligenten' Robotern. Trendthemen sind unter anderem neuartige Kameratechnik, Auswerteprogramme für solch künstliche ‚Augen', digitale Zwillinge, mit denen sich ein Robotereinsatz besonders einfach vorbereiten lässt und selbstlernende Roboter. „Mittelständler in der Industrie wie auch Handwerker stehen derzeit vor großen Herausforderungen“, erklärt Thomas Schulz vom Veranstalter ‚Robot Valley Saxony'. „Sie müssen sich stärker internationalisieren und automatisieren.“ Denn die Konkurrenz aus China wird immer stärker, hinzu kommen Fachkräftemangel, steigende Kosten und hoher bürokratischer Aufwand. All dies sind Treiber, um auch in kleineren und mittleren Betrieben verstärkt KI und Roboter einzusetzen. Schulz: „Wir wollen mit diesem neuen Format Industrieunternehmen, Mittelständler und Handwerker mit Top-Forschern und neuen Partnern auf diesen Gebieten zusammenbringen.“
Quellen
Silicon Saxony, FMD, Fraunhofer IAIS, Fraunhofer ISIT, Koalitionsvertrag CDU-SPD Sachsen, HZDR, Robot Valley Saxony, Oiger.de, Siliconally, Chipmetrics, SMWK
