Aus dem Themenbereich Forschung

Elektronik und Elektroniksysteme "made in Germany"

Mikroelektronische Bausteine sind Teil unserer Lebenswelt. Wir nutzen sie vom morgendlichen Wecken bis zum abendlichen Fernsehen - und dazwischen im Auto oder im Zug und natürlich in den meisten Anlagen und Geräten der heutigen Arbeitswelt. Von Elektroniksystemen hängen über 50% der Wertschöpfung ab. Ohne sie wären weder moderne Produktionsformen noch die medizinische Versorgung noch unser Lebensstandard denkbar. Die Halbleiterindustrie in Deutschland ist heute weltweit konkurrenzfähig. Forschung für Innovationen in dieser Schlüsseltechnologie ist daher eine Voraussetzung für die Wettbewerbsfähigkeit unseres Landes.

Grundlage der Erfolgsgeschichte der Mikroelektronik ist ihre enorme Miniaturisierung, verbunden mit einer Vervielfachung der Leistung und einer kostengünstigen Massenproduktion. Um in dem schnelllebigen Markt konkurrenzfähig zu bleiben, sind dauerhaft hohe Investitionen in Forschung und Entwicklung erforderlich und ein Netzwerk aus exzellent qualifizierten Fachleuten und Zulieferbetrieben.

Die Mikro- und Nanoelektronik ist die einzige Industrie, in der permanent die Leistungsfähigkeit wächst (z.B. gerechnet in Transistoren pro Chip entsprechend dem sog. "Mooreschen Gesetz") und in der gleichzeitig sinkende Preis eine Durchdringung fast aller Produkte und Märkte ermöglicht. Vor 30 Jahren kostete ein Megabit-DRAM-Speicher umgerechnet noch 75.000 Euro, heute nur noch wenige Cent. Nur 50 Jahre nach Erfindung des ersten Transistors werden mehr als 200 Millionen Transistoren auf einer Multi-Core-CPU (eine CPU mit mehreren Computerprozessoren) untergebracht.

Die hohen Investitionen machen sich für die Unternehmen bezahlt durch hohe Wachstumsraten: Der Zentralverband der Elektronik-Industrie (ZVEI) erwartet für das Jahr 2007 eine Steigerung allein des deutschen Markts für elektronische Bauelemente um 5 Prozent auf 17,9 Mrd €. Der Weltmarkt für elektronische Bauelemente mit einem Umsatz von ca. 250 Mrd. US-Dollar bewegt über seine Hebelwirkung die gesamte Elektronikbranche mit 1.150 Mrd. US-Dollar Umsatz.

Deutschlands hervorragende Position

In Deutschland wurde im Elektronikbereich in den vergangenen Jahren mit Hilfe der BMBF-Förderung eine hervorragende Forschungs- und Entwicklungs-Infrastruktur geschaffen. Für die Herstellung mikroelektronischer Bauelemente - der Chipherstellung - ist die gesamte Wertschöpfungskette der Halbleiterindustrie vertreten - angefangen bei der Bereitstellung von Wafern und photolithografischen Masken über die Prozessierung von DRAM-, Flash-, CPU- und Spezialchips, z.B. für die Autoelektronik, bis hin zur Messtechnik und dem Anlagenbau.

Besonders wichtig ist der Standort Dresden, der sich aufgrund einer intensiven Zusammenarbeit zum stärksten europäischen Standort ("Silicon Saxony") für die Halbleitertechnologie entwickelt hat. Sämtliche weltweit verkauften Prozessoren des Chipherstellers AMD werden in Dresden gefertigt, Infineon produziert hier Speicherchips. Herauszuheben sind das weltweit führende Forschungszentrum für Maskentechnologie "Advanced Mask Technology Center" (AMTC), das von Infineon, AMD und Toppan im Jahr 2003 mit BMBF-Unterstützung ins Leben gerufen wurde, sowie das 2005 eröffnete Center für Nanoelektronische Technologien (CNT) - eine Public-Private-Partnership zwischen Fraunhofer Gesellschaft, Qimonda AG und AMD Saxony.

Der Zuwachs an Produktionskapazität der Firmen AMD, Infineon und Qimonda, sowie die gezielte Gründung von Forschungszentren, haben einen Cluster geschaffen, der innerhalb Europas einen Spitzenplatz einnimmt. Nach einer aktuellen Studie wurden deutschlandweit hierdurch insgesamt 22.000 Arbeitsplätze neu geschaffen, wobei 10.000 direkt im Halbleiterbereich angesiedelt sind und zusätzlich 12.000 indirekt entstanden sind. Kernaktivität des BMBF war dabei die Förderung der 300mm-Prozesstechnologie bei Infineon und AMD.

Bilanz der Erfolgsstory "Silicon Saxony"

Laut einer DIW-Studie zur Bilanzierung von staatlichen Ausgaben für die Förderung und den erzielten staatlichen Einnahmen sind die Steuermittel gut angelegt. Bereits 2003 überstiegen danach die staatlichen Einnahmen die Fördermittel um 60 Prozent, nach 10 Jahren wird ein Rückfluss von 6 Mrd. € prognostiziert. Die Fördermittel, die in diesem Sinne eher Investitionen sind, haben sich damit sowohl für die Wirtschaft als auch für die Gesellschaft gerechnet.

Neben der Projektförderung wurden am Standort Dresden von den insgesamt 11 Mrd. € für den Bau der Chip-Fabriken ca. 2 Mrd. € von Bund und Land bereitgestellt.

Förderziele des BMBF

Die Mikro- und Nanoelektronik hat für Deutschland als Innovationsstandort einen wichtigen Stellenwert, weil der Elektronik für die gesamte produzierende Industrie eine weiter zunehmende Bedeutung zukommt. Mit der BMBF-Förderpolitik wird im Rahmen der Forschungsprogramm "IKT2020" die technologische Spitzenstellung Deutschlands im Bereich der Elektronik gestärkt, die Wettbewerbsfähigkeit gesichert sowie die Attraktivität des Standorts Deutschland erhöht. Die Schwerpunkte dieses Förderrahmens im Bereich Elektronik sind:

• Kompetenzzentren im Bereich Bauelemente und Geräte für die Elektronikfertigung schaffen,
• Chipentwurf (Electronic Design Automation; EDA) als "Enabling Technologie" der Elektronik ausbauen,
• Mit neuartiger Elektronik neue Anwendungen erschließen,
• Organische Elektronik, Magnetische Mikrosysteme, RFID und Smart Label weiter entwickeln und voran bringen.

Die strategischen Ausrichtung konzentriert sich auf IKT-getriebene Innovationen in den Anwendungsfeldern Automobil, Medizin, Logistik, Energie sowie Maschinenbau. Dabei sollen vor allem die Qualitätsziele Wirtschaftlichkeit, Sicherheit, Nutzerfreundlichkeit und Ressourceneffizienz erreicht werden. Es sollen Brücken zwischen Technologien und Anwendungsfeldern gebaut werden, um aus Forschungsergebnissen wirtschaftliche Erfolge zu machen.

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  Aus dem Themenbereich Forschung

  Invent a chip

  Schülerinnen und Schüler können im Rahmen eines Wettbewerbs ihren eigenen Mikrochip entwerfen. Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und dem Verband der Elektrotechnik (VDE) getragene Initiative wird von namhaften Industriesponsoren unterstützt. Bis 31. März 2010 können Chipideen und Fragebögen abgegeben werden. Die besten Entwürfe werden am 8. November 2010 auf dem VDE-Kongress in Leipzig Vertretern aus Politik, Unternehmen und Wirtschaft präsentiert.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/6417.php)
   
  

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  Exponat: Vom Sand zum Superchip

  Aus Sand für wenige Cent sowie minimalen Mengen an anderen Elementen entstehen mit den Technologien der Mikro- und Nanoelektronik Computerchips im Wert von einer Million Euro. Die Mikro- und Nanoelektronik bietet trotz der für die Chipherstellung aufwendigen Anlagen und Verfahren die höchste bekannte Wertschöpfung.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/6401.php)