Einweihung der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland

| Autor / Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet / Dr. Anna-Lena Gutberlet

Jörg Amelung, Leiter der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD), spricht mit uns über das Konzept, die Ziele und die Zukunft der FMD.
Jörg Amelung, Leiter der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD), spricht mit uns über das Konzept, die Ziele und die Zukunft der FMD. (Bild: Fraunhofer Mikroelektronik)

Die deutsche Mikroelektronik-Forschung rückt zusammen, um den Technologiestandort Deutschland in der Mikro- und Nanoelektronik zu stärken. Jörg Amelung, Leiter der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD), im Interview über das Konzept, die Ziele und die Zukunft der FMD.

Einfacher Zugang zu Zukunftsentwicklungen und bundesweit koordiniertes Technologie-Know-how aus einer Hand – das verspricht die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD). Eineinhalb Jahre nach dem Projektstart weihten nun die Kooperationspartner gemeinsam mit dem Fördergeber BMBF das neue Forschungsequipment ein. Die feierliche Inbetriebnahme erfolgte im Rahmen des ersten FMD Innovation Day am Fraunhofer IZM in Berlin. Im Rahmen des Events sprachen wir mit Jörg Amelung, dem Leiter der FMD.

Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) ist ein Zusammenschluss aus 11 Fraunhofer-Instituten sowie zwei Leibniz Instituten. Welche Ziele verfolgt die FMD?

Wir haben drei Ziele in der FMD. Das erste betrifft die Angleichung der Forschungsgebiete, also entsprechende Synergien in den Forschungsgebieten zu finden und über die Institute hinweg anzubieten. Der zweite Punkt betrifft die Forschungsinfrastruktur und den Austausch zwischen den Wissenschaftlern und Instituten. Unser Vorhaben dabei ist, die Maschinen – und auch die Forscher – möglichst effizient einzusetzen. Und das dritte ist, für neue Forschungsgebiete, die gerade die diese übergreifende Kompetenz brauchen, z.B. komplette Systementwicklungen innovativer Sensorsysteme nach außen anbieten zu können. Das sind die drei Hauptthemen.

Die FMD ist also mehr als einfach der Zusammenschluss der Institute.

Genau. Die FMD ist ein neues Modell in dem zwei Welten miteinander verknüpft werden: Auf der einen Seite haben wir die Institute als unabhängige Einheit mit bis zu 1000 Mitarbeitern. Diese Institute sind sehr gut spezialisiert und vernetzt und können Forschungsaufgaben sehr schnell an den Markt bringen. Ein Kunde kommt und kann ganz spezialisiert eine Forschungsdienstleistung beziehen. Auf der anderen Seite gibt es große zentralisierten Strukturen. Hier haben sie Zugriff auf mehr Kompetenzen und können damit größere Fachbereiche abdecken. Diese haben aber den Nachteil, dass die Prozesse recht langwierig sind. Und genau diese beiden Punkte will die FMD miteinander verknüpfen: Das heißt, wir haben weiterhin die Institute mit ihren entsprechenden Spezialkompetenzen und wir haben das virtuelle Institut FMD, welches übergeordnete Forschungskonzepte und Aufgaben organisiert und durchführt.

Wie funktioniert die Zusammenarbeit mit der Industrie, beziehungsweise die Koordination der Institute?

Der Kunde kann seine Anfrage bezüglich eines Forschungsproblems oder einer Forschungsaufgabe direkt uns in der Geschäftsstelle der FMD in Berlin stellen. Anhand einer Kompetenzmatrix finden wir das Institut das – oder die Institute die – kompetenzmäßig am besten für die Aufgabe geeignet ist. Wir bringen die Kunden und Forscher zusammen und organisieren auch das Projekt und die Abarbeitung des Projekts. Bei Spezialfragen kann der Kunde weiterhin direkt zu einem Institut Kontakt aufnehmen. Unsere Hauptaufgabe sind Projekte, bei denen unterschiedliche Kompetenzen synergetisch so gebündelt werden können, dass aus den einzelnen Kompetenzen in der Zusammenarbeit mehr wird.

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Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD)

Kann ein Unternehmen kommen und sich beispielsweise im Labor einmieten oder ist die Zusammenarbeit immer mit einem Forschungsprojekt verbunden?

Unser Ziel ist es, für die Industrie abgestimmte Forschungskonzepte anzubieten. Es gibt verschiedene Arten, wie Firmen mit uns zusammenarbeiten können. Die eine ist die klassische Forschungsarbeit oder Forschungsentwicklungsarbeit, das heißt, es gibt eine Zielstellung die dann entsprechend erfüllt werden muss. Der Output kann dabei ein Demonstrator sein, eine Studie oder sogar ein Pilotprodukt. Die andere Möglichkeit ist, dass die Mitarbeiter der Industrie-Unternehmen direkt mit Forschern der FMD an einem Thema zusammenarbeitet. Aber wir vermieten keine Maschineninfrastrukturen

Mit dem Zusammenschluss der aktuell 13 Institute können Sie wahrscheinlich nicht alle Stellen der Kompetenzmatrix schließen. Werden weitere Institute mit ins Boot genommen?

Ja, und das machen wir bereits. Als konkretes Beispiel kann ich dafür die LiDAR-Anwendungen nennen. Hier kooperieren wir mit Optikinstituten innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft, die ihre Optikkompetenz mit in das Projekt hineinbringen, die im Mikroelektronikbereich so nicht vorhanden ist.

Ist diese Art der Zusammenarbeit auf Institute aus Deutschland begrenzt?

Nein. Unsere Ziele seitens unserer Fördergeber sind, dass wir mit der FMD die nationale und europäische Mikroelektronikindustrie stärken. Wir fokussieren auf den europäischen Markt, haben aber keine europäischen Grenzen.

Symbolischen Akt zur Eröffnung der ersten FMD-Integrationslinie (v.l.n.r.): Prof. Matthias Kleiner, Präsident der Leibniz-Gemeinschaft, Prof. Georg Rosenfeld, Mitglied des Vorstands der Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Hubert Lakner, Vorsitzender des Lenkungskreises der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland und Dr. Michael Meister, Parl. Staatssekretär bei der Bundesministerin für Bildung und Forschung.
Symbolischen Akt zur Eröffnung der ersten FMD-Integrationslinie (v.l.n.r.): Prof. Matthias Kleiner, Präsident der Leibniz-Gemeinschaft, Prof. Georg Rosenfeld, Mitglied des Vorstands der Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Hubert Lakner, Vorsitzender des Lenkungskreises der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland und Dr. Michael Meister, Parl. Staatssekretär bei der Bundesministerin für Bildung und Forschung. (Bild: Fraunhofer Mikroelektronik / Uwe Steinert)

Die FMD wurde mit 350 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Wo geht das Geld hin, beziehungsweise, wie hat die Verteilung stattgefunden? Werden auch neue Arbeitsplätze geschaffen?

Als wir 2017 mit der FMD gestartet sind, hatten wir ungefähr 850 Mio. Euro in alle Reinräume zusammen investiert. Dazu kommen nun die ca. 345 Mio. Euro vom BMBF. Das Geld geht erstmal in die Systeme. Basierend auf dieser Infrastruktur haben wir natürlich weitere Projekte geplant und aufgrund des höheren Projektanteils können wir weitere Arbeitsplätze schaffen. Bis Ende des Projekts sollen mehrere hundert Arbeitsplätze für Wissenschaftler zusätzlich geschaffen werden.
Ein Teil der Förderung (ca. 5 Mio. Euro) geht in den Aufbau der FMD Geschäftsstelle. Die Verteilung der Investitionen wurde synergetisch zu den entsprechenden jetzigen Investitionen gemacht, damit wir in Zukunft die neuen Herausforderungen in der Mikroelektronik abdecken können. Dies bedeutet, dass wir Hauptthemen für die Zukunft identifiziert haben, beispielsweise Internet of Things, Industrie 4.0, Smart Power oder eben auch Hochfrequenzschaltkreise. Basierend auf diesen Hauptthemen wurde überlegt was in den Instituten in der Zukunft als Infrastruktur benötigt wird. Daraus wurde eine entsprechende Liste generiert, wobei darauf geachtet wurde, dass die Maschinen synergetisch zu den Ausstattungen der anderen Institute passen. Es kann mal eine Doppelung auftreten, Ziel ist aber, dass wir zusammenarbeiten. Das heißt: Ein oder zwei Institute decken bestimmte Technologien ab und die anderen greifen dann darauf zu.
Um die Zusammenarbeit verschiedener Standorte zu vereinfachen, wollen wir auch die Reinräume miteinander verbinden. Dafür bauen wir extra ein eigenes MES (Manufacturing Execution System) auf, welches dann die Möglichkeit eröffnet, Wafer zwischen den Instituten auszutauschen und damit auch verschiedene Anlagen besser auszunutzen.

Das klingt sehr spannend aber auch sehr aufwendig. Werden Sie das MES selber entwickeln?

Ja, es ist sehr aufwendig, denn die Reinräume die wir haben sind sehr unterschiedlich, was die Größe und Organisation angeht. Wir müssen also ein sehr heterogenes System zusammenbinden.
Das MES ist ein kommerzielles, aber die Architektur und die Installation zwischen solch sehr unterschiedlichen Reinräumen ist Gegenstand eines eigenen Projektes.
Zurzeit gleichen wir die Institute in Hinblick auf Geschäftsprozesse, Technologieschnittstellen usw. ab, um dann später sehr einfach Wafer austauschen zu können. Ziel ist es, dadurch über Technologiegrenzen hinweg zu organisieren. Somit können wir einerseits verschiedene Materialien miteinander kombinieren und andererseits auch verschiedene Technologien miteinander verbinden. Das ist ein klarer Trend für die Zukunft.

In welchem zeitlichen Rahmen soll die Umsetzung ablaufen?

Wir wollen das System bis Ende nächsten Jahres auf die Institute ausgerollt haben. Dann beginnt die richtige Implementierungsphase, das heißt die bestehenden Prozesse oder Abläufe werden auf das neue System transferiert. Momentan erstellen wir gerade die Pläne für jedes einzelne Institut, in welcher Weise sie auf das neue System umsteigen können. Das hängt sehr von der vorhandenen Infrastruktur ab und kann mal länger dauern oder auch weniger lang. Aber insgesamt wollen wir bis zum Ende des Projektes arbeitsfähig sein, also Ende 2020 – das heißt wir haben gerade mal zwei Jahre dafür.

Was ist nach den drei(einhalb) Jahren. Gibt es eine Anschlussförderung?

Ja, es ist etwas angedacht. Wir arbeiten gerade daran das Prinzip der FMD auf europäischer Ebene auszudehnen. Das heißt wir arbeiten insbesondere mit unserem französischem Partner dran, ein neues Konzept ab 2021 aufzustellen. Die FMD soll ja kein Projekt sein, das 2020 endet, sondern es soll das Modell sein, mit dem wir in die Zukunft gehen

Welche Ziele haben Sie bereits erreicht?

Durch die FMD haben wir jetzt schon eine andere Art der Zusammenarbeit zwischen den Instituten erreicht – auch die Zusammenarbeit zwischen den Forschern, die nicht zentral organisiert ist, hat zugenommen. Durch regelmäßige Spezialisten-Treffen der verschiedenen Technologieparks bei denen zusammen Probleme diskutiert werden, findet ein ganz anderer Erfahrungsaustausch statt. Dazu kommt, dass die Barriere aufeinander zuzugehen sehr viel geringer ist, wenn sich die Leute untereinander kennen. Dieser Erfahrungsaustausch in so einer großen Organisationseinheit ist ein sehr großer Vorteil für die Zusammenarbeit in der Zukunft.

Das Konzept klingt sehr stimmig. Warum gibt es die FMD nicht schon länger?

Deutschland ist bisher mit dem Fraunhofer-Konzept oder auch den unabhängigen Leibniz-Instituten sehr gut gefahren. Warum? Weil unsere Kunden hauptsächlich aus dem Mittelstand stammen. Und der Mittelstand braucht schnelle Lösungen. Die einzelnen Institute können schnell reagieren und sich an den Kunden anpassen. Das war und ist ein Erfolgsfaktor im Vergleich zu Großforschungseinrichtungen.
Jetzt – und in Zukunft – kommen große technologische Herausforderungen im Bereich der Mikroelektronik auf uns zu, die ein Institut alleine nicht mehr bewältigen kann. Deswegen müssen die verschiedenen benötigten Kompetenzen gebündelt werden. Die Tendenz dazu gibt es schön länger. Als wir das erste strategische Paper geschrieben haben, war das genau der richtige Zeitpunkt, weil in der Europäischen Kommission Key Enabeling Technologien definiert wurden. Und die Mikroelektronik ist eines davon. Ich glaube, ohne diese Entscheidung wäre die Umsetzung nicht möglich gewesen. Es war ein Glücksfall, dass es gerade passte, denn die Infrastruktur muss ja auch stimmen. Und jetzt müssen wir sie eben realisieren – aber das ist natürlich sehr spannend.

Vielen Dank für das Gespräch.

Treffen Sie die Experten der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland auf der electronica 2018 in Halle A4, Stand 504 und in Halle C5, Stan 426.

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