Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte am Fraunhofer EMFT

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.

Die Fraunhofer EMFT entwickelt intelligentes Pflaster zur frühzeitigen Erkennung von Druckgeschwüren in der Pflege. Es wird dafür an einer KI-gestützte Prophylaxe gearbeitet, welche durch frühzeitige Erkennung präventives Verhalten anstoßen kann und damit eine Erleichterung für Pflegepersonal und behandelnde Person darstellt.

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.

Für Bayern hat der Agrarsektor mit rund 121 Milliarden Euro Umsatz pro Jahr eine wesentliche wirtschaftliche Bedeutung. Allerdings kommt es durch die unterschiedlichen Interessen mit den wirtschaftlichen Zielen der Landwirte und den nachhaltigen Zielen der Umwelt- und Tierschutz-Initiativen immer wieder zu Konflikten. Besonders die Emission von Ammoniakgasen führt hierbei zu gesellschaftlichen Diskussionen. Forschende der Fraunhofer EMFT entwickeln ein effizienteres Messverfahren zur Detektierung von Ammoniakgasen in der Landwirtschaft. Dabei ist das Ziel zu einer umwelt- und tierfreundlicheren Landwirtschaft beizutragen.

Im EU-Projekt NeurONN arbeitet ein Forschungsteam der Fraunhofer EMFT mit sechs europäischen Partnerinnen und Partnern an extrem energieeffizienzen Elementen und Architekturen für neuromorphes Computing. Dabei kommen auch innovative 2D-Materialien zum Einsatz.

In vielen Anwendungen in den Bereichen Industrie 4.0, Smart Health, Smart Security und Automotive kommen zunehmend intelligente interaktive Systeme für die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) zum Einsatz. Hierbei sind Sensorsysteme für den nonverbalen Informationsaustauschs im Nahdistanz- und Kontaktbereich sowohl für die Funktionalität als auch die Sicherheit essentiell. Als Antwort auf die steigenden Anforderungen in Hinblick auf Leistung, Energieeffizienz und Funktionalität arbeiten Forschende der Fraunhofer EMFT gemeinsam mit drei weiteren Fraunhofer-Instituten am Aufbau einer modularisierten MEMS-Technologie- und Sensorplattform.

Neuromorphic Computing gilt als Schlüsseltechnologie für künftige KI-Anwendungen. Als Vorbild dient das ausgeklügelte Nervennetz unseres menschlichen Gehirns. Eine zentrale Herausforderung für die Forschung ist dabei der sehr hohe Energieverbrauch der Chips für die erforderlichen komplexen Rechenleistungen. Im Rahmen des ECSEL-Projekts TEMPO (Technologie & Hardware für Neuromorphic Computing) arbeitet das deutsche Konsortium mit Beteiligung der Fraunhofer EMFT an der Entwicklung und Evaluierung stromsparender Neuromorphic Computing Chips im 22nm FDSOI-Technologieknoten.