FMD.impuls Ausgabe 3 – Nachhaltig

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Für eine nachhaltige, globale
Wertschöpfung brauchen wir
eine zukunftsweisende,
deutsche Mikroelektronik.
Liebe Leserinnen und Leser,
zu den brisanten Themen unserer Zeit gehören Klimaschutz und
Energie wende. Zwei Aspekte, die unweigerlich miteinander verwoben
sind. Besonders der Energiesektor hat einen großen Einfluss auf das Klima.
Zwar wird Energie bereits effizienter genutzt und vermehrt eingespart,
doch steigender Konsum, unsere moderne Wirtschaft und nicht
zuletzt neue Technologien halten den Verbrauch weiterhin hoch.
Auch die Digitalisierung durchdringt im Eiltempo unsere Alltags- und
Arbeitswelt. Mit jeder digitalen Aktion setzen wir ganze Rechenzentren
in Gang – auch die dortige Datenverarbeitung braucht viel elektrische
Energie. Doch die Digitalisierung kann durch eine intelligente
Steuerung von Anlagen, Prozessen und Netzen in vielen Bereichen
auch einen erheblichen Beitrag zur Energieeinsparung und damit zur
Reduktion von CO 2
-Emissionen leisten.
Den Spagat zwischen einer global digitalisierten, aber dennoch ökologisch
nachhaltigen Welt zu schaffen, ist unsere große Herausforderung.
Besonders in der Forschung und Entwicklung müssen wir
deshalb noch intensiver an unterstützenden Lösungen für Nachhaltigkeit
und Ressourcen effizienz arbeiten.
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Doch wie kann die Mikroelektronik zu merklichen Energieeinsparungen
beitragen?
Für einen signifikanten und messbaren Beitrag ist es notwendig, über
die Steigerung der Energieeffizienz einzelner Komponenten hinaus,
die Wechselwirkungen im vernetzten Gesamtsystem zu betrachten.
Diese dritte Ausgabe von FMD.impuls soll Ihnen einen Einblick geben,
wo Mikroelektronik-Forschung konkret ansetzt, um Informations- und
Kommunikationstechnik (IKT) im Sinne von Ressourceneinsatz bei Herstellung
und Energieverbrauch im Betrieb nachhaltiger zu gestalten.
Auf den kommenden Seiten wollen wir Ihnen Beispiele zeigen, wie
unsere Forschungsarbeit in diesem Bereich einen Beitrag zur Erreichung
der Klima- und Energieziele leisten kann.
Besonders stolz macht mich, Ihnen auf den Seiten 10 bis 13 auch den
nächsten Schritt in Richtung »grüne« Informations- und Kommunikationstechnik
»made in Germany« vorstellen zu können. Im jüngst
gestarteten Vorhaben »Green ICT @ FMD« werden wir in den kommenden
drei Jahren ein standortübergreifendes Kompetenzzentrum für
eine ressourcenschonende IKT aufbauen. Damit leisten wir einen wichtigen
Beitrag zur Technologiesouveränität in Deutschland und Europa
und schaffen einen entscheidenden Standortvorteil für unsere hiesige
Mikro elektronik.
Um die vernetzte Gesellschaft nachhaltiger und effizienter zu gestalten,
bedarf es also ohne Zweifel der Mikroelektronik als einer wichtigen
Enabler-Technologie und den steten Dialog aller relevanten
Akteure für bestmöglich abgestimmte Lösungen.
Machen wir gemeinsam die Welt von morgen grüner!
Prof. Albert Heuberger
Seit 2011 ist Prof. Albert Heuberger Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen
IIS und seit Januar 2020 Vorsitzender des Lenkungskreises der Forschungsfabrik Mikroelektronik
Deutschland (FMD) sowie Sprecher des Fraunhofer-Verbunds Mikroelektronik.
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Klimaschutz und Energiewende gehen Hand in
Hand mit innovativer Mikroelektronik
Die Internationale Energieagentur (IEA) hat 2021 ein Net Zero Szenario
(NZE) berechnet, mit dem das 1,5-Grad-Ziel von Paris potenziell erreichbar
ist. Zwei der zentralen Faktoren zur Erreichung dieses Ziels lauten
Nachhaltigkeit und Effizienz.
Dabei geht es sowohl um Veränderungen in der Produktion als auch
um die weitergehende Verarbeitung und Nutzung von Energie. Gravierende
Veränderungen in diesen Bereichen sind somit der Schlüssel zur
Abwendung der schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels.
Trotz steigender Weltbevölkerung, wachsender Weltwirtschaft und
fortschreitender Digitalisierung muss im Jahr 2050 laut IEA-Szenario
die weltweite Energienachfrage insgesamt 8 % geringer ausfallen als
heute.
Die Online-Ausgabe von FMD.impuls 3 mit Quellenangaben und weiterführenden
Informationen finden Sie durch Scannen des QR-Codes oder auf
https://fmd.one/impuls3
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Grundannahmen zur Welt von morgen:
Das Pariser Klimaabkommen benennt das Ziel, den globalen
Temperaturanstieg im Vergleich zum vorindustriellen Niveau
auf 1,5 Grad zu begrenzen.
Um das 1,5-Grad-Ziel zu erreichen, muss die CO 2
-Emission laut
UN bis 2030 um 45 % gesenkt und bis 2050 eine vollständige
Klimaneutralität erzielt werden, d. h. Net Zero Emission.
Die Weltökonomie wird sich bis 2050 im Vergleich zu 2021
jedoch voraussichtlich verdoppelt haben.
Gleichzeitig werden 2050 rund 2 Milliarden mehr Menschen
auf der Erde leben.
Die Zahl der im Internet der Dinge vernetzten Geräte wird sich
bereits von 2020 bis 2030 weltweit voraussichtlich verdreifacht
haben.
Der Energiebedarf der Server in deutschen Rechenzentren wird durch die
höhere Nachfrage an Rechenleistung zwischen 2015 und 2025 um voraussichtlich
60 % steigen.
Stand 2020 steigt der Energieverbrauch der Informations- und Kommunikationstechnik
(IKT) insgesamt an. Dabei senkt die IKT ihren Energiebedarf durch
Energieeffizienz und sektorale Veränderungen, erhöht aber gleichzeitig die Energienachfrage,
die eng mit einer zunehmenden Anzahl an IKT-Geräten verbunden ist.
Heutige Elektrofahrzeuge verbrauchen bereits 70 % weniger Energie und verursachen
66 % bis 69 % weniger CO 2
-Emissionen (bezogen auf die gesamte Lebensspanne
inkl. Produktion) im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen.
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Welchen Einfluss kann Mikroelektronik auf das Net
Zero Szenario haben?
Das Net Zero Szenario (NZE) zur Erreichung der Ziele des Pariser Klimaabkommens
nennt drei zentrale Punkte, auf die die Mikroelektronik
aktiv positiven Einfluss nehmen kann:
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Größere Energieeffizienz – Absenkung des Energie bedarfs
sowohl von als auch durch Elektronik
Eine Einheit Energie muss zukünftig sehr viel mehr Nutzen für
die Endanwendung bringen als heute. Hier liegen starke Einflussmöglichkeiten
für die Mikroelektronik, denn sie hilft bei
Effizienzsteigerungen in elektronischen Produkten und unterstützt
Industrien bei der Prozessoptimierung, z. B. im Rahmen
nachhaltiger Digitalisierung.
Das Net Zero Szenario geht beispielsweise davon aus, dass kontinuierliche
F&E den durchschnittlichen Stromverbrauch eines
großen Haushaltsgeräts zwischen 2030 und 2050 um 15 % verringert,
die durchschnittliche LED-Effizienz soll zwischen 2030
und 2050 hingegen um weitere 20 % steigen.
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Verhaltens- und Strukturanpassungen – relevante Beiträge
zur Ressourceneinsparung
In der digitalisierten Welt mit einer steigenden Anzahl an elektronischen
Geräten müssen wir noch sparsamer mit Ressourcen
umgehen. Verhaltens- und Strukturanpassungen müssen im
NZE für rund 10 % der Energieeinsparungen sorgen. Mikroelektronik
kann durch eine kluge und nachhaltige Verwendung
von Produkten, bei denen Recycling und Kreislaufwirtschaft
von Anfang an mitgedacht werden, zur strukturellen
Ressourceneinsparung beitragen.
Eine Handy-Nutzungsdauer von fünf Jahren (einschließlich eines
Akkuwechsels) lässt die jährlichen Emissionen für das Mobiltelefon
um ganze 31 % schrumpfen.
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Nahezu emissionsfreie Energieproduktion – eine elementare
Grundlage für das Net Zero Ziel im Jahr 2050
Emissionsfreie erneuerbare Energien bekommen in Zukunft
einen immer größeren Stellenwert. Durch smarte Energiesysteme,
wie z. B. intelligente Stromleitungen, Energiespeichersysteme
oder gezielt eingesetztes Energy Harvesting,
kann Mikroelektronik die Energieversorgung von morgen
unterstützen.
Mit Hilfe von Mikroelektronik wird z. B. das immer wichtigere
Freileitungsmonitoring vorangebracht. Sensoren sorgen hier
u. a. für die Überwachung von Temperaturwechseln und Überlastungen
und werden heute zum Teil bereits von autonomen
Drohnen bei ihrer Analysearbeit unterstützt.
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Forschung und Entwicklung in der Mikroelektronik als
Enabler für Ressourcen- und Energieeffizienz
Ein starker Fokus auf Forschung und Entwicklung ist die Grundlage
dafür, dass sowohl die Leistung von Technologien als auch die Leistung
ganzer Systeme ständig weiterentwickelt wird. Dies führt zu Verbesserungen
in der Ressourceneffizienz und damit auch beim CO 2
-Fußabdruck.
Wir benötigen ressourcensparende, nachhaltigere und ganzheitlich
durchdachte Elektronik mit einem Nettogewinn für Gesamtsysteme.
Dies gelingt durch Fortschritt in den Bereichen: Green ICT, Green by
ICT, Green Energy Systems sowie ÖkoDesign und kreislaufgerechte
Technologie. Für eine nachhaltige Elektronik, die die Erreichung der
weltweiten Klimaziele unterstützt, müssen alle vier Aspekte aufeinander
abgestimmt eingesetzt und weiterentwickelt werden.
ÖkoDesign und kreislaufgerechte Technologie
Zur Erreichung von Net Zero Emissionen im Jahr 2050 müssen die immer
zahlreicher werdenden Elektronikgeräte so gestaltet sein, dass sie
so wenig Ressourcen wie möglich verbrauchen und nachhaltig verwendet
werden können. Gerade seltene Rohstoffe müssen deshalb hocheffizient
recycelt und komplette Stoffkreisläufe entwickelt werden.
Um Zielkonflikte mit der späteren Leistungsausnutzung zu vermeiden,
müssen diese Funktionalitäten dabei direkt im Designprozess integriert
werden. Die aktuelle Forschung in diesem Bereich befasst sich u. a. mit
der Umweltoptimierung von Produkten, Umweltanalysen von Prozessen,
der Ökobilanzierung oder der Lebenszyklusmodellierung.
Green Energy Systems: Ressourceneffiziente Energiesysteme
Neben der Energieeffizienz muss auch die Energieinfrastruktur an
Gegebenheiten einer vollständig nachhaltigen Welt angepasst werden.
Hierzu gehören Gesamtsysteme, die die Energieversorgung,
-verteilung, -speicherung und -nutzung auf intelligente und effiziente
Weise kombinieren. IKT kann und muss ein zentraler Schlüssel für
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die Bereitstellung sicher verfügbarer, nachhaltiger und gleichzeitig
bezahlbarer Energie der Zukunft sein. Energiespeicher- und Energiespeichermanagementsysteme,
Energy Harvesting oder intelligente,
kommunikations fähige Stromnetze, die Erzeugung, Verbrauch und
das Netz selbst verbinden (Smart Grids), sind nur einige der aktuellen
Forschungsschwerpunkte in diesem Bereich.
Green by ICT: IKT-Lösungen zur Ressourcen- und Energieeinsparung
Fortschritte und Entwicklungen im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik
sind elementar für die effiziente Elektrifizierung
und Digitalisierung der Welt. IKT-Lösungen können in unterschiedlichsten
technischen und wirtschaftlichen Gebieten eingesetzt werden, um
so den Energie- und Ressourcenverbrauch sowie den CO 2
-Fußabdruck in
Bereichen wie z. B. der Industrie, privaten Haushalten oder der Mobilität,
grundlegend zu verringern. Beispiele sind der Ersatz physischer
Güter durch digitale Güter, die Optimierung von Liefer ketten oder die
Simulation verschiedenster Szenarien, um beispielsweise Produktionsweisen
(energie-) effizienter und ressourcenschonender zu gestalten.
Green ICT: Umwelt- und ressourcenschonend gestaltete IKT
Es liegt nahe, dass der extrem dynamische und im Rahmen der Digitalisierung
schnell wachsende, internationale IKT-Markt einen eigenen
signifikanten und messbaren Beitrag zur Erreichung der Klimaschutzziele
liefern muss. Dies gelingt jedoch nur, wenn neben den Einzelkomponenten
auch Gesamtsysteme und deren Vernetzung über den
gesamten Lebenszyklus in die Betrachtung mit einbezogen werden.
Die Mikroelektronik setzt hier u. a. bei Ressourceneffizienz in Sensor-
Edge-Cloud-Systemen, energiesparenden Kommunikationsinfrastrukturen
und ressourcenoptimierter Elektronikproduktion an.
Das im August 2022 gestartete Vorhaben »Green ICT @ FMD« beschäftigt
sich intensiv mit diesen Aspekten und wird auf den Seiten 10 bis 13 ausführlich
vorgestellt.
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Durch Forschung und Entwicklung den CO 2
-Fußabdruck
digitaler Technologien verringern
Die Digitalisierung durchdringt im Eiltempo unsere Alltags- und Arbeitswelt
– ein Trend, der absehbar nicht nachlassen wird. Dabei kann
sie einerseits in vielen Bereichen durch eine intelligente Steuerung von
Geräten, Anlagen, Prozessen und Netzen einen erheblichen Beitrag zur
Energieeinsparung und damit zur Reduktion von CO 2
-Emissionen leisten.
Andererseits wird mit fortschreitender Verbreitung von Sensorik,
Elektronik und Künstlicher Intelligenz (KI) der Energieverbrauch durch
die Digitaltechnologien selbst zunehmen.
Um den Ressourcenverbrauch im Internet der Dinge (IoT), in Anwendungen
der KI sowie in Rechenzentren zu reduzieren, sind erhebliche
Fortschritte in der Mikro- und Leistungselektronik, vor allem auch in
deren Herstellungsprozessen, nötig.
Deswegen bauen alle 13 in der Forschungsfabrik Mikroelektronik
Deutschland kooperierenden Fraunhofer- und Leibniz-Institute sowie
das Fraunhofer ISI ein standortübergreifendes Kompetenzzentrum
»Green ICT @ FMD« für eine ressourcenbewusste Informations- und
Kommunikationstechnik auf.
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Start des neuen standortübergreifenden Kompetenzzentrums
»Green ICT @ FMD«
Aufbauend auf den mit der FMD geschaffenen Angeboten, Strukturen
und Kompetenzen lässt sich das geplante Kompetenzzentrum zielgerichtet
und effizient umsetzen. Die anwendungsorientierte Forschung
im Bereich der Mikroelektronik soll unter dem Label »Green ICT @ FMD«
in den kommenden 3,5 Jahren schrittweise und bedarfsgerecht in Bezug
auf Ressourcenschonung und eine deutliche Reduktion des CO 2
-Fußabdrucks
in der Weiterentwicklung von IKT-Anwendungen und -Infrastrukturen
in Deutschland und Europa ausgebaut werden.
Das Kompentenzzentrum bietet erhebliche Vorteile:
Green-ICT-spezifische Fragestellungen können abgestimmt und gebündelt
bearbeitet werden.
Partner in Wirtschaft und Wissenschaft erhalten aus einer Hand
ein Angebot technologieübergreifender IKT-Gesamtlösungen mit
einem hohen technischen Reifegrad.
Die FMD schafft mit ihrem großen Partnernetzwerk die Möglichkeit,
eine umfassende systemische Betrachtung und Weiterentwicklung
von Green-ICT-Fragestellungen vorzunehmen und dabei,
durch die Technologiekompetenzen der beteiligten Institute, die
erforderliche fachliche Tiefe bei der Gesamtsystembetrachtung
herzustellen.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt das
am 1. August 2022 gestartete Vorhaben mit einer Fördersumme von
34 Millionen Euro im Rahmen der Initiative Green ICT, die Bestandteil
des Klimaschutzprogramms 2030 der Bundesregierung ist.
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Anwendungs- & systemorientierte Hubs als
Ergän zung existierender Forschungsaktivitäten
Eine zentrale Aufgabe des Kompetenzzentrums ist es, die vielfältigen
Forschungsaktivitäten und das bereits vorhandene Know-how im Bereich
Green ICT in Deutschland zusammenzuführen, bedarfsgerecht
weiterzuentwickeln und für die Industrie nutzbar zu machen. An verschiedenen
Standorten werden dafür anwendungs- und systemorientierte
Green-ICT-Hubs als Ergänzung bereits existierender Forschungsaktivitäten
der FMD-Institute und als Grundlage für die weitere
F&E-Arbeit eröffnet.
In diesen Hubs werden sämtliche Kompetenzen der FMD-Institute zu
den zentralen Fragestellungen grüner IKT-Anwendungen konzentriert.
Sie sind für Projektpartner aus Industrie und Wissenschaft die erste Anlaufstelle
und stellen so ein besonders niederschwelliges Angebot zur
Verfügung.
Die Green-ICT-Hubs sind die entscheidenden Schnittstellen zu den thematisch
gebündelten Technologiekompetenzen sowie Test- und Prüfumgebungen.
Umgesetzt werden die Green-ICT-Hubs zu drei thematischen Schwerpunkten,
die eine besonders hohe Relevanz für industrielle Partner in
Deutschland und Europa haben:
Sensor-Edge-Cloud-Systeme
Kommunikationsinfrastrukturen
Materialien und Prozesse für »Green Production«
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Fachkräfte sichern, Nachwuchs gewinnen und
Start-ups unterstützen
Die Arbeit des Kompetenzzentrums beschränkt sich nicht nur auf die
technologische Seite, sondern versucht, einen Paradigmenwechsel anzustoßen.
Dieser beinhaltet die frühzeitige Sensibilisierung von Studierenden
für dieses relevante Thema, die Aus- und Weiterbildung bereits
im Berufsleben stehender Fachkräfte sowie die besonderen Anforderungen
in der Zusammenarbeit mit Start-ups.
Neben den Forschungsaktivitäten in den Green-ICT-Hubs werden im
Kompetenzzentrum folgende begleitende Maßnahmen umgesetzt:
Die Green-ICT-Studierendenakademie begeistert, sensibilisiert und
vernetzt den studentischen Nachwuchs im Bereich nach haltiger
und sicherer Mikroelektronik. Sie inspiriert Studierende, sich
intensiv mit nachhaltiger Mikroelektronik der Zukunft auseinanderzusetzen
und die weitere Umsetzung in Industrie und Wissenschaft
aus einem ganzheitlichen Ansatz heraus mitzugestalten.
Die Weiterbildungsangebote für Fachkräfte unter stützen die
vertiefte fachliche Ausbildung für in Wissenschaft und Industrie
dringend benötigte Expertinnen und Experten.
Wir fördern die frühzeitige Motivation von Start-ups für eine
ressourcenschonende Produktentwicklung einschließlich der Erarbeitung
geeigneter Entwicklungspfade. Start-ups werden bei
der Gewinnung von Investoren unterstützt, damit sie mit Hilfe der
FMD-Technologien ihre Ideen in funktionsfähige Prototypen oder
Demonstratoren überführen können.
Die gesamte Pressemitteilung zum Projektstart von »Green ICT @ FMD«
finden Sie durch Scannen des QR-Codes oder auf https://fmd.one/impuls3/1
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Den virtuellen 3D-Showroom der FMD finden Sie durch Scannen
des QR-Codes oder auf https://fmd.one/impuls3/2

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Den Direkteinstieg in den Focusroom zum Thema Ressourceneffizienz
erhalten Sie durch Scannen des QR-Codes oder auf
https://fmd.one/impuls3/3

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Unsere ganze Wirtschaft
basiert auf Elektronik.
Diese muss also besonders
umweltfreundlich sein.
Im FMD.impuls Interview sprechen Dr. Mathilde Billaud [MB] und
Dr. Nils F. Nissen [NFN] vom Fraunhofer IZM über die Bedeutung von
Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz in der Mikroelektronik und die
Chancen, die sich aus grüner Elektronik für Deutschland und Europa
ergeben.
Den Link zum gesamten Video-Interview finden Sie auf Seite 22.
Was bedeutet Nachhaltigkeit in der Elektronik?
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[NFN] Nachhaltigkeit bei Elektronik machen wir hauptsächlich an
den Umweltwirkungen fest. Der Begriff Nachhaltigkeit bezieht aber
natürlich auch die sozialen Fragestellungen und die Wirtschaftlichkeit
mit ein. In unserer Arbeit konzentrieren wir uns primär auf die
Bereiche, in denen wir bei der Technologie selbst etwas bewegen
können und auch bewegen müssen. Denn obwohl die Elektronik
pro Produkt effizienter wird, steigt ihr Umwelteinfluss trotzdem
von Jahr zu Jahr, da immer mehr Elektronik produziert und eingesetzt
wird.
Das ganze Wirtschaftssystem, das wir aktuell haben, basiert am
Ende auf Elektronik-Hardware, nur dass diese oft versteckt ist und
gar nicht so wahrgenommen wird. Das heißt aber im Umkehrschluss
auch, dass diese große Basis für unsere ganze Wirtschaft besonders
umweltfreundlich sein muss.
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Wo kann die Mikroelektronik hier ansetzen?
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[NFN] Es lässt sich vor allem in zwei großen Bereichen ansetzen: Zum
einen ist das der ganze Bereich der Leistungselektronik und zum anderen
ist das alles, was mit Kommunikation und Datenverarbeitung
zu tun hat – also der Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik.
Die absoluten Zahlen sagen, dass die Mikroelektronik
zwar nicht der Haupttreiber für die Umweltprobleme auf der Welt
ist, allerdings ist sie ein Teil davon, der sowohl durch die Menge an
Elektronik und Elektronikschrott als auch durch den Energieverbrauch
der Elektronik global zunimmt. Gleichzeitig kann die Elektronik
natürlich an vielen Stellen auch dazu führen, dass andere
Systeme besser, also umweltfreundlicher oder nachhaltiger werden.
Unsere Arbeit fokussiert sich hingegen auf die Elektronik selbst. Wir
arbeiten insbesondere daran, wie die Elektronik selbst grüner werden
kann und möglichst wenig Umwelteinfluss erzeugt.
Welche Rolle spielt dabei die Herstellung von mikroelektronischen
Komponenten?
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[MB] Halbleiter-Produktionslinien werden in Front-End und Back-End
unterteilt. Die höchste Umweltbelastung liegt im Front-End-Prozess,
also bei der Herstellung. In den verschiedenen Prozessschritten
werden viele Materialien, Energie und Ressourcen verbraucht. Das
alles ist unglaublich teuer und so gibt es bereits viele Aktivitäten in
diesem Bereich, um signifikante Einsparungen zu erzielen. Aber wir
können immer noch besser werden und die Prozesse optimieren. Beispielsweise
benötigt ein Reinraum selbst sehr viel Strom, aber auch
Wasser und natürlich Chemikalien. Hier gibt es noch ein sehr großes
Einsparpotenzial.
Welche weiteren Bereiche in der Elektronik müssen nachhaltiger gestaltet
werden?
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[NFN] Der Haupttreiber für umweltgerechte Elektronik ist derzeit
die sogenannte Circular Economy – auf deutsch Kreislaufwirtschaft −
also der Versuch, die wertvollen Materialen, die wir in Elektronik
verbauen, möglichst lange und auf einem hohen Niveau im Kreis zu
führen. Wir brauchen Geräte, die langlebig und reparabel sind. Mit
diesen Ansätzen können wir viel mehr für die Umwelt erreichen, als
wenn wir nur wenige Prozent an Material in der Herstellung sparen.
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[MB] Bei grüner Mikroelektronik muss man darüber hinaus auch immer
an die Anwendung denken. Wo brauche ich die Mikroelektronik
wirklich und wo wäre es sinnvoll, keine Elektronik zu verwenden?
Mikroelektronik ist günstiger geworden, weil wir die Prozesse und
Lieferketten optimiert haben, aber das bedeutet nicht, dass wir auch
überall Mikroelektronik benutzen und einbauen sollten.
Welche Chancen bietet grüne Mikroelektronik für Deutschland und
Europa?
»
[NFN] Im Moment ist die Elektronikindustrie in Deutschland zersplittert
und über Jahrzehnte gesehen im Rückgang. Es gibt einige
sehr exzellente Bereiche und Firmen, wo wir wirklich gut dastehen.
Einige andere Bereiche müssen in Deutschland aber erst wieder neu
angesiedelt werden und wachsen. Es gibt Bestrebungen, sowohl der
Einzelunternehmen, aber eben auch politisch, die Produktion wieder
zurück nach Europa, nach Deutschland, zu holen. Und da sehen
wir grüne Elektronik als einen sehr positiven Nebentreiber. Wenn
wir Elektronik besonders effizient machen, wenn wir hoch automatisierte
moderne Technologien hier in Deutschland entwickeln und
herstellen, dann haben wir die Möglichkeit, wieder regionale Lieferketten
in der Elektronik zu e tablieren.
Welche Rolle spielt hier die FMD und das jüngst gestartete Projekt
»Green ICT @ FMD«?
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[NFN] Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland kann der
zentrale Ansprechpartner für alle Umweltfragen in der Elektronik
sein. Die Besonderheit ist, dass die FMD alle Elektroniktechnologien,
die in Deutschland noch vorhanden sind, unterstützen kann. Das
Projekt »Green ICT @ FMD« ist quasi die logische Fortführung der
Idee der FMD selber – also zu bündeln, was einzelne Institutionen
in der Forschungslandschaft schon machen und unter einem Dach
zusammen anzubieten. Wir haben hier eine tolle Sache mit der FMD
aufgebaut, aber es fehlt ein entscheidender Aspekt: die Umweltkomponente.
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Worum geht es bei dem Projekt genau?
»
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[NFN] Es soll ein Kompetenzzentrum für die Industrie, aber auch für
Politik und individuelle Kunden, junge Menschen und Studierende
entstehen.
Das Besondere an »Green ICT @
FMD« ist, dass wir wirklich in der
ganzen Breite, in allen Facetten,
Know-how zu grüner Elektronik
anbieten können: Wie können
wir die Komponenten verbessern?
Was können wir bei den fertigen
Produkten optimieren? Was
können wir sowohl beim Energieverbrauch,
aber vor allen Dingen
auch beim Materialeinsatz bewegen?
Das Projekt setzt an verschiedenen
Teilbereichen an. Der eine
Bereich ist die so genannte Sensor-
Edge-Cloud, wo es darum geht, in
Sensorsystemen Energie, aber auch
Material zu sparen. Dann gibt es den
Bereich Kommunikation − was sind die
neuen Technologien für Kommunikationsnetze
und wie kann man die bestehenden optimieren? Und der
dritte Bereich ist die eigentliche Produktion, also der hohe Umwelteinfluss
von Elektronik aus Reinraum-Produktionsprozessen, Leiterplatten-,
Baugruppen- und Produktherstellung.
Wer soll damit konkret adressiert werden?
Wenn wir Elektronik
besonders
effizient machen,
haben wir die
Möglichkeit, wieder
regionale
Lieferketten in
Deutschland
und Europa zu
etablieren.
[NFN] In erster Linie richtet sich »Green ICT @ FMD« natürlich an die
Industrie – vom Start-up, das erste Erfahrungen mit grüner Elektronik
sammelt, bis hin zum Big Player, der sich sicher auch noch verbessern
kann. Es ist uns aber auch sehr wichtig, dass wir Angebote für
junge Menschen entwickeln. Über verschiedene Plattformen werden
wir später Informationen zugänglich machen: Was passiert hier? Warum
ist das wichtig? Wo können wir wirklich Fortschritte erzielen?
Es wird eine Studierendenakademie geben, die an verschiedenen
Standorten in Deutschland jährlich stattfindet, um eine kleine Gruppe
sehr intensiv mit dem Thema vertraut zu machen. Das Thema
Green ICT wird aber auch in verschiedenen Lehrveranstaltungen
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quer über Deutschland integriert und auch Teil von Aus- und Weiterbildungsangeboten
sein.
Was ist die Vision allgemein und konkret mit »Green ICT @ FMD«?
[NFN] Die Vision hinter dem Projekt ist für uns, dass jede Firma, egal
wo sie in der Kette der Elektronikherstellung steht, für sich optimal
die Umwelteigenschaften berücksichtigen kann. Das ist nicht so einfach,
dafür braucht man ganz viele Informationen aus dieser Kette:
Was machen die Firmen, die davor liegen? Aber auch, was machen
die Firmen, die in der Kette dahinter liegen? Wenn jeder diese Informationen
hätte und bei sich das Optimum rausholen kann, ohne
woanders in der Kette eine Verschlechterung zu erzeugen, das wäre
das, was wir mit »Green ICT @ FMD« erreichen wollen.
[MB] Eine Vision für eine nachhaltige Mikroelektronik wäre für mich,
dass wir die Mikroelektronik wieder vermehrt in der EU produzieren
und unabhängiger von anderen Ländern werden. Außerdem ist es
entscheidend, dass die Gesellschaft versteht, dass auch die Mikroelektronik
viele Ressourcen und viel Energie verbraucht und dass wir
unsere Elektronik so lange wie möglich benutzen sollten.
Dr. Mathilde Billaud ist wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Environmental
& Reliability Engineering am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und
Mikrointegration IZM. Ihr Hauptaugenmerk liegt auf der Erhebung und Analyse
von Daten zur Bestimmung von Umwelteinfluss und Kosten von Produkten und
Prozessen. Außerdem forscht sie – beispielsweise im Projekt »Fan-out Panel Level
Packaging« – zur Optimierung und Effizienzsteigerung von Reinraumprozessen.
Dr. Nils F. Nissen leitet die Abteilung Environmental & Reliability Engineering am
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM und befasst sich
damit, wie technologische Entwicklungen bis zur Marktreife mit Umwelt- und Zuverlässigkeitsanalysen
unterstützt werden können. Er hält Vorlesungen über Elektronik
und Umwelt an der TU Berlin und war Technischer Vorsitzender der Konferenzen
Electronics Goes Green 2008+, 2012+, 2016+ und 2020+.
Zum vollständigen Videointerview mit Dr. Mathilde Billaud und
Dr. Nils F. Nissen gelangen Sie durch Scannen des QR-Codes oder auf
https://fmd.one/impuls3/4
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Bahnen wir mit Mikroelektronik einen ressourcenschonenden
Weg in die Zukunft
Gezielte Forschung und Entwicklung in der Mikroelektronik ist die
Grundlage neuer Innovationen und so das Fundament einer nachhaltigen
Gesellschaft; sie hilft uns direkt wie indirekt unsere ambitionierten
Ziele zu erreichen.
Für wegweisende Ergebnisse braucht es Synergien; es müssen unterschiedliche
Technologien gezielt miteinander kombiniert werden.
Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland verbindet hierfür
das Spezialwissen ihrer 13 Institute zu einem einmaligen Gesamtangebot.
Dieses breite Know-how macht die FMD zum idealen Partner für
Politik, Wirtschaft und Wissenschaft, um die drängenden Fragen zu
Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz anzugehen.
Nutzen wir unser gewaltiges Potenzial und gestalten gemeinsam eine
nachhaltige Zukunft. Sprechen Sie uns an und treten wir in den Dialog
über die Zukunft durch und mit Mikroelektronik!
Ihren Kontakt zur Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland
finden Sie durch Scannen des QR-Codes oder auf
https://fmd.one/impuls3/5
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Impressum
FMD.impuls Ausgabe 3 | Oktober 2022
© Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik, Berlin 2022
Geschäftsstelle Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland /
Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik
Anna-Louisa-Karsch-Straße 2
10178 Berlin
www.forschungsfabrik-mikroelektronik.de
fmd.impuls@forschungsfabrik-mikroelektronik.de
Social Media
Redaktion
Maximilian Kunze
Romy Zschiedrich
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maximilian.kunze@mikroelektronik.fraunhofer.de
romy.zschiedrich@mikroelektronik.fraunhofer.de
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Kreation
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