Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte am Fraunhofer EMFT

Bis 2030 wird die weltweite Halbleiterproduktion voraussichtlich nahezu doppelt so hoch sein wie heute. Um die negativen Umweltauswirkungen abzufedern, haben sich 58 europäische Partner im EU-Projekt GENESIS das Ziel gesetzt, umweltfreundlichere Materialien und Prozesse in der Halbleiterindustrie zu entwickeln. Im Rahmen des Vorhabens arbeiten Forschende des Fraunhofer EMFT daran, Verfahren zur Abgasreinigung zu optimieren und die Effizienz von Produktionsprozessen zu steigern.

Diabetes ist eine der häufigsten Zivilisationskrankheiten. Etwa 15-25 % der Patienten entwickeln im Laufe ihrer Erkrankung ein diabetisches Fußsyndrom: Nervenschäden und Durchblutungsstörungen insbesondere in den Füßen. Da die Betroffenen ein reduziertes oder kein Schmerzempfinden in den Füßen haben, bilden sich oft unbemerkt Druckstellen, Blasen oder Schnitte, die ohne rechtzeitige Behandlung in einem offenen Geschwür resultieren können. Ein Pflaster mit integrierter Sensorik soll künftig helfen, kritische Zustände und Behandlungsbedarfe frühzeitig zu erkennen.

Safety First! – lautet das Motto im Projekt "StressScent III", in dem Forschende des Fraunhofer EMFT in Zusammenarbeit mit der Universität der Bundeswehr München ein Virtual-Reality-System (VR-System) entwickelt haben, welches Rettungs- und Einsatzkräfte durch ein realitätsnahes und immersives Training besser auf mitunter gefährliche Einsätze und Stresssituationen vorbereiten und somit zu einem sichereren Arbeitsleben beitragen soll.

Glatteis und Aquaplaning verwandeln Straßen in gefährliche Rutschbahnen und führen so häufig zu schweren Unfällen. In einer gemeinsamen Initiative mit Uedelhoven Studios arbeitet die Fraunhofer EMFT im Rahmen des Leistungszentrums »Sichere intelligente Systeme« (LZSiS) an einer Lösung des Problems. Ein Echtzeitwarnsystem soll die potentielle Gefahr durch Wasser oder Eis auf der Fahrbahnoberfläche erkennen, und so eine vorausschauende Erkennung der Straßenverhältnisse ermöglichen. Ein solches Frühwarnsystem würde die Sicherheit auf den Straßen für alle Verkehrsteilnehmenden erhöhen.

Ein Forschungsteam des Fraunhofer EMFT arbeitet im Projekt QuQuSemi gemeinsam mit dem Unternehmen Quantum Diamonds und der TU München an einem hochauflösenden Mikroskop auf Basis diamantbasierter Quantensensoren, das speziell für die Analyse von Halbleiterbauelementen konzipiert ist. Mit einer Ortsauflösung von nur 100 Nanometern bei Raumtemperatur soll es die präzise Messung kleinster magnetischer Felder und Temperaturunterschiede ermöglichen.

Halbleiterindustrie und Hersteller von elektronischen Komponenten und Systemen testen ihre Produkte sorgfältig, um eine fehlerfreie Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Ein wichtiger Aspekt ist die Toleranz gegenüber ESD (Elektrostatische Ladung) der Chips. Die Fraunhofer EMFT und High Power Pulse Instruments GmbH (HPPI) haben gemeinsam ein 2-Pin Testsystem entwickelt, das der Halbleiterindustrie viele Vorteile bietet.

Wie können Lieferketten für die Chip-Industrie unabhängiger und besser geschützt werden? Gerade die Corona-Pandemie hat die Probleme für Deutschland und Europa aufgezeigt. Im Forschungsprojekt „Semiconductor-X“ zur Digitalisierung von Lieferketten in der Halbleiterindustrie arbeitet das Fraunhofer EMFT mit über 20 Partner zusammen, um die Lieferketten nachhaltiger und resilienter zu gestalten und den dezentralen, souveränen Datenaustausch zu fördern.

Die führende europäische Plattform für Advanced Packaging und Heterointegration (APECS) treibt Entwicklungen integrierter Systeme der nächsten Generation voran.

Rund 80 % des CO2-Abdrucks durchschnittlicher Elektronikbauteile entsteht bereits bei der Produktion. Ein Forschungsteam des Fraunhofer EMFT arbeitet daran, Prozesse in der Halbleiterfertigung zu optimieren, um den Einsatz klimaschädlicher Prozessgase zu minimieren. Dabei testen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch klimafreundlichere Alternativen zu bislang standardmäßig eingesetzten Ätzgasen.

In der Halbleiterindustrie kommen aktuell Prozessgase zum Einsatz, die klimaschädlich sind und zum Treibhauspotenzial und damit zur globalen Erderwärmung beitragen. Das Fraunhofer EMFT nutzt Analysesysteme in Verbindung mit einem Abatement-System, um die Emissionen der in der Halbleiterfertigung verwendeten Prozessgase in seinem Forschungsreinraum zu überwachen. Anhand der gewonnenen Messergebnisse werden die Prozessparameter hinsichtlich der Emissionen optimiert.