Serie: Chipdesign in Europa

Bei der Suche nach einer wettbewerbsfähigen Lösung bewegen sich Chipdesignerinnen und -designer stets an der Grenze des technisch Machbaren. Gemeinsam mit ihren Kunden verschieben Pit Ritter und das Team im Bereich Smart Sensing and Electronics diese Grenzen – so entstehen innovative Chip-Lösungen. Der Business Developer fungiert als Schnittstelle zwischen Unternehmen und Forschenden in der Chip-Entwicklung. Er nennt vier entscheidende Vorteile, von denen Unternehmen in der Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IIS profitieren.

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»Der Impact der Mikroelektronik in all seinen Facetten ist wirklich enorm«, erläutert Prof. Dr. Heinrich Milosiu. Er ist Chief Scientist für System- und Schaltungsoptimierung und Chipdesigner am Fraunhofer IIS sowie Professor an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Milosiu ist davon überzeugt, dass Chipdesign, ein Bereich der Mikroelektronik, nicht nur zur Weiterentwicklung von zukunftsrelevanten Technologien beiträgt, sondern auch einen nachhaltigen Beitrag zum Klimaschutz leistet.

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Im Interview mit EE Times Europe spricht Prof. Dr. Albert Heuberger, Institutsleiter und Vorsitzender des FMD-Lenkungskreises, über Halbleiter-Packaging und heterogene Systemintegrationstechnologien, die die Rechenleistung und Energieeffizienz elektronischer Systemen verbessern.

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EE Times Europe und Prof. Albert Heuberger, Institutsleiter und Vorsitzender des FMD-Lenkungskreises, sprechen im Video über angewandte Forschung und die Zukunft der Halbleiterindustrie.

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Andy Heinig ist Chiplet-Experte am Fraunhofer IIS und beantwortete uns folgende Fragen:  Welche Rolle wird die Chiplet-Technologie in Zukunft spielen? Welche Herausforderungen ergeben sich dabei und welche Fortschritte sind in nächster Zeit zu erwarten? Wie sehen konkrete Kooperationen zwischen dem Fraunhofer IIS und Industriepartnern aus? 

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Wenn Chips vorwiegend in Asien entwickelt und hergestellt werden, bringt das nicht nur eine starke Abhängigkeit von der dortigen Fertigung und eventuellen Lieferschwierigkeiten. Eine mindestens ebenso große Herausforderung für Europa ist die Wissenssicherung und der Aufbau von Nachwuchskräften für Chipdesign. Harald Neubauer arbeitet in der  Abteilung Chip-Design-Center am Fraunhofer IIS und kennt die Problematik und mögliche Lösungen.

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Die aktuelle Knappheit an Halbleitern und Chips wirkt sich erheblich auf unsere Industrie aus. Die starke Abhängigkeit von asiatischen und amerikanischen Zulieferern sowie Wertschöpfungsketten stellt eine bedeutende Herausforderung für die Wirtschaft Bayerns, Deutschlands und Europas dar. In diesem Kontext streben wir danach, einen Beitrag zu leisten, um das Chipdesign wieder nach Europa zu bringen. Die Chipdesigner am Fraunhofer IIS leisten dazu einen wichtigen Beitrag.

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Es war eine erfolgreiche Premiere: Eine 22-köpfige Delegation aus Deutschland besuchte im Februar 2023 Taiwans Top-Universitäten und -Forschungseinrichtungen, um Kooperationsmöglichkeiten bei den Themen Mikroelektronik und Wasserstoff auszuloten. Vertreter des Fraunhofer IIS und der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland entdeckten ein vielversprechendes und umfangreiches Potenzial für die künftige Intensivierung der Zusammenarbeit, unter anderem beim Thema Chipdesign.

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»Mit unserer Arbeit im Bereich Chipdesign und mit dem neuen Chip Design Center in Bayern wollen wir dazu beitragen, dass Deutschland und Bayern führend sind in dieser Branche und dass wir hier viele erfolgreiche Produkte auf den Markt bringen.« 

- Albert Heuberger, geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IIS

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»There is no digital without chips«, sagte Ursula von der Leyen, die Präsidentin der EU-Kommission während der Vorstellung des EU Chips Acts. Die strategische Bedeutung der Versorgung mit Halbleiterschaltkreisen, auch »Chips« genannt, rückt seit einiger Zeit immer stärker in das Blickfeld von Politik und Wirtschaft. Was warnende Stimmen aus der Halbleiterbranche schon länger äußerten, wird gegenwärtig angesichts der Chipkrise unmittelbar erlebbar. Große Automobilhersteller konnten und können beispielsweise aufgrund des Materialmangels die Nachfrage nach ihren Fahrzeugen nicht gänzlich bedienen – allein im ersten Halbjahr 2021 konnten sie nach Branchenberechnungen mehrere Millionen Au tos wegen fehlender Chips nicht ausliefern und mussten teilweise Produktionslinien stilllegen. Klar ist inzwischen jedenfalls: Die Verfügbarkeit von Chips ist von strategischer Bedeutung für die technologische Souveränität nicht nur unseres Landes. Das hat Auswirkungen zum Beispiel auf Technologien des autonomen Fahrens ebenso wie in der Wehrtechnik. Politische Initiativen wie der EU Chips Act und der von der amerikanischen Administration auf den Weg gebrachte US Chips Act versuchen, das Ungleichgewicht in der Produktion, das sich in Richtung Asien ausgebildet hat, zu verschieben, oder zumindest den Prozess einer zunehmenden Abhängigkeit aufzuhalten. Um die damit verbundenen Herausforderungen verstehen zu können, ist es hilfreich, einen Blick auf die technologische Basis, die Wertschöpfungsketten und die bestehenden Abhängigkeiten zu werfen.

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»Chipdesign spielt eine zentrale Rolle in der Innovationsfähigkeit von Europa. Die Chipbranche ist eine Schlüsselindustrie, sie bestimmt die Grundlagen für die Digitalisierung. Im Prozess von der Idee bis zum fertigen Chip setzt das Chipdesign die Anforderungen in Funktionalitäten um und prägt dadurch Produktinnovationen. Das Fraunhofer IIS liefert hierzu einen wichtigen Beitrag: Mit unseren Forschungserfolgen befähigen wir Unternehmen, integrierte Schaltungen einzusetzen. So stärken wir Branchen wie Automotive, Medizintechnik und IT, aber auch kleine, mittelständische und große Zulieferunternehmen und Dienstleister, die sich in einer starken Abhängigkeit von mikroelektronischen Bauteilen befinden«

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Um die europäische Führungsposition bei den fortgeschrittenen Halbleitertechnologien der nächsten Generation zu sichern, reicht ein Investment in Fertigungsmöglichkeiten nicht aus. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Ergebnisse aus europäischer Forschung und Entwicklung in ausgereifte und herstellbare technologische Innovationen in Europa umzusetzen. Der Freistaat Bayern fördert dazu ein Vorprojekt, das das »Bayerische Chip-Design-Center BCDC« auf den Weg bringen soll. Bayerns Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger hat am 19. September 2022 zum Aufbau des Centers einen Förderbescheid in Höhe von knapp 1 Mio. Euro an die Fraunhofer-Institute AISEC, EMFT und IIS übergeben. Dr. Thorsten Edelhäußer, Leiter Forschungsplanung am Fraunhofer IIS, stellt das BCDC vor.

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