Interview Jörg Amelung

Von den Grundlagen bis zur Pilotfertigung

Interview mit Jörg Amelung, Leiter der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland

Herr Amelung, in der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland sollen mehr als 2000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eng miteinander forschen. Welche Vorteile versprechen Sie sich davon?

Die Arbeit der Fraunhofer-Institute zeichnet sich durch die enge Zusammenarbeit mit der Industrie aus. In vielen Fällen gibt es Kooperationen mit kleinen oder mittelständischen Unternehmen, die sich durch persönliche Kontakte ergeben oder weil Unternehmen konkret nachfragen, ob ein Institut eine Aufgabe übernehmen kann. Aus eigener Erfahrung weiß ich, dass ein einzelnes Institut nicht immer die nötige Kompetenz vor Ort hat. Entweder sagt man einen Auftrag ab, oder man macht sich auf die mühsame Suche nach Unterstützung aus anderen Instituten, nicht immer mit Erfolg. Mit der Forschungsfabrik gehen wir einen viel grundsätzlicheren, strategischen Weg. Wir haben uns zunächst einen Überblick über die Kompetenzen der verschieden Institute verschafft und gleichen alles miteinander ab. Wer verfügt über welche Technologien und Kompetenzen? Künftig wird es nicht mehr so sein, dass Unternehmen fragen, ob ein Institut eine bestimmte Aufgabe erledigen kann. Gemeinsam werden wir sagen können: Zeige uns dein Problem, wir finden die Lösung. Durch die Forschungsfabrik lernen sich jetzt viele Expertinnen und Experten aus den Fraunhofer-Instituten und den beiden Leibniz-Instituten kennen, was die Zusammenarbeit sehr fördert. Bei aller Strategie sollte man diesemenschliche Komponente nicht unterschätzen.

Ohne eine enge Abstimmung zwischen den Instituten wird das sicher nicht gehen. Wie kann man sich eine solche Kooperation vorstellen?

Das lässt sich zum Beispiel an der Nutzung der Reinräume beschreiben. An allen Standorten verfügen wir insgesamt über 13 Reinräume, die für spezifi sche Aufgaben ausgerüstet sind. Zu unseren großen Industriepartnern gehört die Firma GLOBALFOUNDERIES, die in Dresden eine Fertigung auf 300-mm-Wafern besitzt. Diese Wafer können an den verschiedenen Reinraum-Standorten für unterschiedliche Anwendungen spezifi sch weiterverarbeitet werden. Ein einzelnes Institut könnte diese Vielfalt nicht bieten. Für die Forschungsfabrik bauen wir ein eigenes Fertigungsmanagement-System auf, das die Produkt- und Warenfl üsse über alle Institute miteinander verbindet – unter anderem für die Reinräume. Das ist wie in einem großen Unternehmen mit verschiedenen Standorten.

Und was genau können Sie Ihren Kunden damit künftig bieten?

Wir gehen bis zur Pilotfertigung. Das heißt, dass wir nicht nur die Technologie entwickeln, sondern die gesamte Kette bis zur Herstellung abdecken. Eine Motivation für die Gründung der Forschungsfabrik ist es ja, nicht nur Entwicklungs-Know-how, sondern eben auch die Fertigung von Mikrosystemtechnik in Deutschland zu halten, damit diese nicht in andere Regionen abwandert. Wir werden in der Lage sein, eine Technologie bis zu Pilotfertigung aufzubauen. Damit können wir Kunden mit Mikrosystemtechnik-Komponenten versorgen, bis diese selbst eine Fertigungslinie aufgestellt haben. Tatsächlich wird es möglich sein, in unseren Labors ähnliche Produktionsprozesse aufzubauen, wie sie später auch bei den Herstellern benötigt werden, etwa bei unserem Kooperationspartner X-FAB in Dresden. Damit gelingt anschließend der Transfer aus der Pilotproduktion in die Fertigung im Unternehmen schneller.

Dabei setzen Sie ganz verschiedene technische Schwerpunkte, zum Beispiel auf die »more-Moore-Technologien« – ein Begriff, der sich an das Moore‘sche Gesetz anlehnt, nach dem sich die Leistungsfähigkeit von Chips in einem bestimmten Zeitraum regelmäßig verdoppelt.

Das ist richtig. Bei more-Moore geht es darum, die Grenzen dieser Leistungszunahme, die sich heute abzeichnet, mit neuen Technologien zu überwinden. In der Forschungsfabrik dreht es sich aber nicht um herkömmliche Computer-Chips. Wir fokussieren viel mehr auf industrielle Anwendungen, auf intelligente Bauteile für das Internet der Dinge oder die Automobilindustrie. Der zweite große Bereich der Forschungsfabrik ist die Mikrosystemtechnik, hier arbeiten wir zum Beispiel an leistungsfähigen Sensoren und Aktoren. Den dritten unserer Forschungsbereiche bezeichnen wir als »more-than-Moore«. Hier geht es darum, ganz neue Hochleistungs-Komponenten aufzubauen, wobei wir nicht nur die klassische Silizium-Technologie, sondern auch andere Halbleiter, also Verbindungshalbleiter wie Siliziumkarbid oder Galliumnitrid nutzen. Wir wollen hier beispielsweise Power-Elektronik-Bauteile für das Stromnetz der Zukunft entwickeln und fertigen, ferner optoelektronische Komponenten für die schnelle Datenübertragung sowie Produkte für die Hochleistungselektronik, etwa den schnellen Mobilfunk jenseits von 5G.

Was die Entwicklung und Produktion von Mikroelektronik angeht, spielt die Musik heute in Südostasien. Man denke nur an die Massenfertigung von Smartphones mitsamt der ganzen Sensorik. Inwiefern schafft die Forschungsfabrik hier ein Gegengewicht?

Es ist richtig, dass die Massenfertigung heute anderswo stattfindet. Für viele Hightech-Unternehmen in Deutschland besteht das Problem darin, dass sie für ihre Produkte Mikroelektronik-Bauteile mit ganz bestimmten Fähigkeiten und Eigenschaften benötigen. Das ist beispielsweise bei der Umgebungssensorik der Fall, die Roboterarbeitsplätze überwacht, an denen Mensch und Maschine kooperieren. Diese Sensorik und auch die Datenübertragung müssen extrem zuverlässig sein. Herkömmliche Smartphone-Technik erfüllt solche Anforderungen nicht. Und in der Regel bieten die großen Konzerne die dafür benötigten und für einzelne Kunden individuell maßgeschneiderten Bauteile gar nicht an. Hier kommen wir ins Spiel, indem wir die ganze Palette von der Entwicklung einer maßgeschneiderten Komponente bis zur Pilotfertigung bieten.

Nicht nur in Deutschland, in ganz Europa will man verhindern, dass der Mikroelektronik-Markt an andere Regionen der Welt verloren geht. Unter dem Dach der Europäischen Kommission wurden daher die »Vorhaben von gemeinsamem europäischem Interesse« verabschiedet – auch auf dem Gebiet der Mikroelektronik. Wie geht es weiter? Strebt die Forschungsfabrik langfristige Kooperationen an?

In der Tat, wir haben bereits Gespräche mit den beiden renommierten Forschungseinrichtungen in Belgien und Frankreich aufgenommen, dem Imec in Leuven und dem Leti in Grenoble. Gemeinsam wollen wir in den kommenden Jahren ganz neue Technologiefelder bearbeiten, etwa die Künstliche Intelligenz und die Quantentechnologie. Aber Europa kommt später. Zunächst einmal müssen wir die Forschungsfabrik in Deutschland auf die Beine stellen. Das ist eine große Aufgabe. Ich habe in der Vergangenheit bei Fraunhofer und später in der Industrie gearbeitet und eine eigene Firma ausgegründet, die sich auf organische Elektronik spezialisiert hat. Für den Aufbau der Forschungsfabrik bin ich gern zur Fraunhofer-Gesellschaft zurückgekehrt. Für mich ist das eine Gelegenheit, die man nur einmal im Leben bekommt. Unser Ziel ist es, eine Institution zu schaffen, die Bestand hat.