Strategische Partnerschaft: Forschung und Wirtschaft bilden in Sachsen ein enges Netzwerk
© Fraunhofer ENAS/TU Chemnitz
Innovationen sind für viele Wirtschaftsbranchen wichtig – aber für Halbleiterhersteller sind sie geradezu ein Lebenselixier. Keine andere Branche ist so schnelllebig, und keine andere Branche kann ganze Wertschöpfungsketten derart wirkungsvoll voranbringen.
Aus diesem Grund setzt sich die Sächsische Staatsregierung seit vielen Jahren in Berlin und in Brüssel dafür ein, dass Europa auch in Zukunft als Standort für Chiphersteller attraktiv bleibt.
Sachsen ist es gelungen, die Bundesregierung sowie die Europäische Kommission dafür zu sensibilisieren, dass erfolgreiche Halbleiterhersteller mit ihrem Knowhow eine wichtige Voraussetzung für die zukünftige positive wirtschaftliche Entwicklung in Deutschland und Europa schaffen. Förderprogramme wie das zentrale europäische Förderinstrument für die Mikro- und Nanoelektronik im Europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation HORIZON 2020 »Electronic Components and Systems for European Leadership (ECSEL)« unterstützen sie dabei.
Dem Freistaat ist die Zukunft der Halbleiterbranche besonders wichtig. Deshalb fördert Sachsen als erste Region in Europa ECSEL-Projekte mit einem Zuschuss zu den Mitteln, die die Bundesregierung dafür bereitstellt.
Sachsen – ein starker Forschungsstandort
Die reichhaltige Forschungslandschaft in Sachsen wird durch vier Universitäten – die Exzellenzuniversität TU Dresden, die TU Bergakademie Freiberg, die TU Chemnitz und die Universität Leipzig – und durch Institute der Max-Planck-Gesellschaft, der Fraunhofer-Gesellschaft, der Helmholtz- und der Leibniz-Gesellschaft sowie durch eine Vielzahl weiterer Forschungseinrichtungen und Hochschulen geprägt.
Die Exzellenzuniversität TU Dresden ist mit 8.200 Studierenden im Bereich Ingenieurwissenschaften sowie 3.650 Studierenden im Bereich Mathematik und Naturwissenschaften eine bedeutende Ausbildungsstätte für den Fachkräftenachwuchs und ein wichtiger Kooperationspartner für die Industrie.
Das »Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop« CeTI, ein Exzellenzcluster der TU Dresden, entwickelt neue Technologien für die Zusammenarbeit von Robotern und Menschen. Dabei arbeiten Wissenschaftler der verschiedensten Fachgebiete, von der Informatik und Robotik über Neurowissenschaften und Medizin bis hin zu Kommunikation oder Elektronik, interdisziplinär zusammen.
»Kalte Chips«, die verlustarm und zugleich sehr schnell arbeiten, Bausteine für Quantencomputer – Grundlagen für solche Zukunftsvisionen schafft das Exzellenzcluster »ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien«. Es besteht seit 2019, und wird gemeinsam von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg und der TU Dresden getragen. Mehr als 270 Forschende aus 33 Ländern und von vier Kontinenten arbeiten an neuen Materialien, deren zentrale Eigenschaften von Quanteneffekten bestimmt werden.
Am »Center for Advancing Electronics Dresden« cfaed forschen Wissenschaftler aus der ganzen Welt an Technologien, die in einigen Jahren die derzeit weit verbreitete CMOS-Technologie (siehe Wikipedia: CMOS) bei Halbleitern ablösen könnten.
Das Spitzencluster »Cool Silicon – Energy Efficiency Innovations from Saxony« ist durch die Spitzencluster-Initiative des Bundesforschungsministeriums (BMBF) entstanden. Heute ist Cool Silicon ein Bestandteil des Silicon Saxony e. V.; mehr als 60 Partner arbeiten in dem Verbund auch weiterhin an der Verringerung des Energieverbrauchs von Mikrochips und Informationstechnologien.
Wichtige Forschungseinrichtungen im Bereich Mikroelektronik sind zudem:
- das An-Institut Nanoelectronic Materials Laboratory (NaMLab) gGmbH
- das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf,
- das Institut für Angewandte Photophysik (IAPP) an der TU Dresden, das im Bereich der organischen Elektronik einzigartiges Know-how entwickelt hat.
Die TU Chemnitz ist mit 1.100 Studenten der Elektro- und Informationstechnik bzw. 1.300 Studierenden der Informatik ebenfalls sehr forschungsstark.
Eine spezielle Forschungseinheit der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik ist das Zentrum für Mikrotechnologien (ZfM). Das ZfM beschäftigt sich mit fortschrittlichen Technologien für die Mikroelektronik, Mikrosysteme und Silizium-Mikrobearbeitung sowie Nanotechnologien.
Die Fakultät für Informatik hat sich auf anwendungsorientierte Forschungsschwerpunkte spezialisiert:
- Eingebettete selbstorganisierende Systeme
- Intelligente multimediale Systeme
- Parallele verteilte Systeme
4.000 Studierende vermeldet die Ressourcenuniversität TU Bergakademie Freiberg. Davon sind mehr als 80 Prozent in MINT-Fächern eingeschrieben. Neben den traditionellen Stärken in Bereichen wie Geologie, Bergbau, Verfahrenstechnik und Werkstoffe sind in Freiberg auch Fächer wie Informatik, Robotik oder Energietechnik zu finden. Im Umfeld am Standort Freiberg dominiert die Forschung im Werkstoffbereich mit:
- dem Fraunhofer-Technologiezentrum Hochleistungsmaterialien THM
- der Siltronic AG, die in Freiberg Siliziumwafer produziert
- der Freiberger Compound Materials GmbH (FCM), einem weltweit führenden Hersteller von Galliumarsenid-Wafern
Die Universität Leipzig ist eine traditionsreiche Hochschule mit einem breiten Spektrum an Fächern und wissenschaftlicher Forschung. An der Fakultät für Mathematik und Informatik sind derzeit 2.400 Studierende eingeschrieben, an der Fakultät für Physik und Geowissenschaften – die sich unter anderem auch mit der Entwicklung von Verfahren für die Halbleiterfertigung befasst – gibt es 1.400 Studierende, und an der Fakultät für Chemie und Mineralogie 900.
Institute der Fraunhofer-Gesellschaft – wichtige Forschungspartner für Unternehmen in Sachsen
Im internationalen Wettstreit um immer geringere Strukturbreiten, immer kleinere Bauelemente, immer höhere Ausbeuten und immer niedrigere Produktionskosten pro Chip kann der Standort Sachsen insbesondere mit seiner Spitzenforschung punkten. Ein wichtiger Partner ist dabei die Fraunhofer-Gesellschaft, die allein in Dresden mit 10 Instituten, Fraunhofer-Einrichtungen und Institutsteilen vertreten ist. Sie hat sich der anwendungsnahen Forschung verschrieben, und ist damit ein wichtiger Partner der Industrie.
- Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden forscht an elektronischen und photonischen Sensoren und Aktoren, ASICs, Mikrosystemen (MEMS/MOEMS) sowie Nanoelektronik. Es verfügt über einen eigenen Reinraum zur Fertigung innovativer Mikrosysteme. In seinem »Center Nanoelectronic Technologies CNT« widmet es sich zudem mit seinen Partnern aus der Industrie der angewandten Forschung auf 300-Millimeter-Wafern.
- Das IPMS bildet gemeinsam mit drei weiteren Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft sowie den Technischen Universitäten (TU) Dresden und Chemnitz das Leistungszentrum »Funktionsintegration für die Mikro- und Nanoelektronik« für den Technologietransfer. Es wird vom Freistaat Sachsen gefördert.
- Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz forscht an smarten Systemen, die Elektronikkomponenten, Sensoren und Aktoren sowie Schnittstellen zur Kommunikation verbinden.
- Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS entwickelt mit seinem Institutsteil Entwurfsautomatisierung EAS in Dresden Schlüsseltechnologien für die vernetzte Welt von morgen. Dazu gehören intelligente Sensorik, komplexe elektronische Systeme und die dafür notwendigen Designmethoden oder neue Ansätze für vernetzte Regelungssysteme.
- Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM beschäftigt sich unter anderem mit der Integration verschiedener multifunktionaler Bauteile in einem Gehäuse und hat dazu das Forschungszentrum »All Silicon System Integration Dresden (ASSID)« aufgebaut, wo Technologien dafür unter Industriebedingungen erarbeitet werden.
- Im Fraunhofer-Forschungsverbund Mikrolelektronik bündelt die Fraunhofer-Gesellschaft zudem die umfassende Expertise ihrer Institute in einem breiten Spektrum von Projekten und mit einer einzigartigen Kompetenzvielfalt.
- Das Fraunhofer Technologiezentrum Halbleitermaterialien THM in Freiberg beschäftigt sich mit der Herstellung von Halbleiterkristallen und Technologien zur Herstellung von Wafern. Es wird seit 2005 als gemeinsame Abteilung der beiden Fraunhofer-Institute für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB (Erlangen) und für Solare Energiesysteme ISE (Freiburg im Breisgau) betrieben.
- Etwas weiter gefasst, hat auch das Fraunhofer-Zentrum für Internationales Management und Wissensökonomie IMW in Leipzig Berührungspunkte zur Mikroelektronik. Es unterstützt kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) bei Innovationsmanagement, Technologietransfer und Internationalisierung.
Erfolgreiche Netzwerke verbinden Wirtschaft und Forschung
Wenn es um die Entwicklung neuer Produkte und Technologien geht, arbeiten in Sachsen Unternehmen und Forschungseinrichtungen eng zusammen. So sind starke Netzwerke herangewachsen, die oftmals durch den Silicon Saxony e. V. koordiniert werden. Der Branchenverband leistet als Plattform für Kommunikation und Kooperation einen wesentlichen Beitrag zum Erfolg des Standortes Sachsen.
Akteure und Aktivitäten aus Wirtschaft und Forschung bündelt der Silicon Saxony e. V. Mit über 370 Mitgliedern ist der Branchenverband das größte Hightech-Netzwerk Sachsens und eines der größten Mikroelektronik- und IT-Cluster Deutschlands sowie Europas. Der Verein vernetzt seit seiner Gründung im Jahr 2000 Hersteller, Zulieferer, Dienstleister, Universitäten, Forschungsinstitute, öffentliche Einrichtungen sowie Start-ups am Wirtschaftsstandort Sachsen und darüber hinaus. Besonderes Gewicht hat neben der Halbleiterindustrie auch die Software-Branche.
Der Fokus des Clusters liegt auf den technologischen Trends der Gegenwart und Zukunft, wie Internet of Things, Künstliche Intelligenz, Neuromorphes bzw. Edge Computing, Robotik, Automatisierung, Sensorik oder Energieeffizienz. Als enger Kooperationspartner des Dresdner Smart Systems Hubs sowie des Leipziger Smart Infrastructure Hubs bietet Silicon Saxony zudem direkten Zugang zu den Themen und Projekten der Digital Hub Initiative des Bundeswirtschaftsministeriums.
Umfassendes Kompetenznetzwerk: Organic Electronics Saxony e. V.
Das Land Sachsen und insbesondere die Region Dresden sind Europas größtes Cluster für organische Halbleiter. Mehr als 39 Firmen und 17 Forschungseinrichtungen befassen sich mit dieser spannenden Technologie, entlang der gesamten Wertschöpfungskette und von der universitären Grundlagenforschung bis hin zu den fertigen Hochtechnologieprodukten.
Der Organic Electronics Saxony e. V., 2008 gegründet, bietet seinen Mitgliedern und allen interessierten Partnern ein Kompetenznetzwerk, um die gemeinsamen Interessen zu bündeln. So bietet er eine kompetente Kommunikations- und Kooperationsplattform und fördert gezielt den Knowhow-Transfer in Forschung und Entwicklung.
