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Stories – Technologies

Technologies – Expertensicht

Innovation von morgen: schneller, energieeffizienter, vernetzter.

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Über Luc Van den hove

Luc Van den hove ist Präsident und CEO von imec, einem führenden Forschungszentrum für die Halbleiterindustrie. Er trat 1984 bei imec ein und begann seine Forschungslaufbahn im Bereich der Silizid- und Verbindungstechnologien. Danach war er COO und EVP des Bereichs Siliziumprozess- und -bautechnologie, bevor er 2009 CEO wurde. Er ist Professor für Elektrotechnik an der KU Leuven, Belgien, wo er in Elektrotechnik promoviert hat, mit mehr als 200 Veröffentlichungen und Konferenzbeiträgen. Er ist ein leidenschaftlicher Redner zu Technologietrends und Anwendungen der Nanoelektronik an führenden Konferenzen.

Luc Van den hove von imec arbeitet schon seine ganze Karriere daran, die Zusammenarbeit und Kooperation in der Halbleiterindustrie voranzubringen. “Als ich in diesem Bereich anfing”, sagt er, “befand sich die Industrie gerade im Übergang von der Mikroelektronik zur Nanoelektronik. Die ersten Desktop-PCs kamen auf die Schreibtische." Van den hove wusste, dass dies der Beginn einer Revolution war, und wollte an vorderster Front mit dabei sein.

37 Jahre später – die Industrie stösst gerade erneut an die Grenzen des Mooreschen Gesetzes – ist Van den hove so enthusiastisch wie an seinem ersten Tag bei imec.

Die Industrie verzeichnet eine noch nie dagewesene Nachfrage nach Halbleitern. Das ist zurückzuführen auf mehrere Faktoren, die hier zusammenspielen. Einer davon ist die enorme Menge an Daten, die erzeugt wird. Ein weiterer Grund sind neue und erweiterte Anwendungen wie etwa Autos, die inzwischen mit Hunderten von Sensoren ausgestattet sind, oder Innovationen im Gesundheitswesen wie etwa die Präzisionsmedizin.

Weitere Bereiche, die die Nachfrage nach Halbleitern treiben, sind das Internet der Dinge (IoT), künstliche Intelligenz (KI), smarte Energie und smarte Städte. Zusammen werden diese Trends dazu führen, dass sich die Nachfrage nach Mikrochips in den nächsten zehn Jahren verdoppeln wird, prognostiziert Van den Hove, da technologische Innovationen praktisch jeden Sektor der Weltwirtschaft durchdringen.

Van den Hove sieht eine Zukunft voraus, in der Berechnungen, basierend auf künstlicher Intelligenz, sich weg von der Cloud bewegen. Der Transfer der Daten braucht nicht nur zu viel Energie, sondern auch zu viel Zeit. “Wir werden viel mehr davon sehen, was wir gerne als verteilte KI bezeichnen: Anwendungen, wo wir die künstliche Intelligenz viel näher an die Sensoren bringen”, sagt Van den hove.

Das vielleicht beste Beispiel, um sich das vorstellen zu können, ist autonomes Fahren, wo es keine Verzögerungen in der Reaktion geben darf, wenn das Auto plötzlich anhalten muss. Das bedeutet mehr ICs in Autos, die, so Van den Hove, “zu Computern auf Rädern werden”.

“Wir brauchen Technologien, die weniger Energie verbrauchen, und wir müssen diese Technologien auf eine nachhaltigere Weise entwickeln.”

Neue Technologien für weniger Energieverbrauch

Eine zentrale Herausforderung für die Industrie besteht darin, dass die exponentielle Zunahme der Daten, die wir alle täglich erzeugen und verbrauchen, auch zu einem exponentiellen Anstieg des Energieverbrauchs führt und irgendwann die Menge der auf der Erde verfügbaren Energie übersteigen wird. “Wir brauchen Technologien, die weniger Energie verbrauchen, und wir müssen diese Technologien auf eine nachhaltigere Weise entwickeln”, sagt Van den hove. “Bei imec arbeiten wir intensiv daran, den Bedarf in der Produktion zu verringern.”

Van den hove beobachtet zwei Trends in der Fertigung: Skalierung und heterogene 3D-Integration.

Bei der Skalierung geht es um die Verkleinerung der Strukturen. Allerdings meint Van den Hove: “Skalierung allein wird nicht die erforderliche Verbesserung bringen, wenn die Schaltkreise immer komplexer werden. Deshalb liegt der Schwerpunkt jetzt auf der Erforschung der dritten Dimension und dem Übereinanderstapeln dieser Chips. Das nennen wir heterogene 3D-Integration”. Die Nutzung der dritten Dimension sei einer der Fortschritte, die es der Industrie ermöglichen werden, die Stärke des Mooreschen Gesetzes beizubehalten, sagt Van den hove.

Dabei spielen auch Plasmabearbeitungstechnologien eine entscheidende Rolle. “Wir müssen nicht nur die Plasmaprozesse für die Strukturierung verfeinern”, sagt Van den Hove. “Wenn wir die dritte Dimension mehr und mehr erschliessen, erhöht sich die Anzahl der sequenziellen Bearbeitungsschritte und das wird auch viel mehr Plasmaverarbeitung benötigen."

“Wir bringen die wichtigsten Akteure zusammen und gehen von einem sequenziellen zu einem vernetzten Innovationsmodell über. Das beschleunigt Innovation.”

Zusammenarbeit in der Industrie beschleunigt den Fortschritt

Die Zusammenarbeit in der Lieferkette ist für das Erreichen dieser Ziele entscheidend und ein Hauptinteresse von imec. Die Zusammenarbeit ist auch deshalb so wichtig, weil die Industrie an die Grenzen des physikalisch Möglichen stösst.

Ein weiterer Aspekt der Zusammenarbeit besteht darin, sicherzustellen, dass die Zulieferer fünf bis zehn Jahre im Voraus wissen, was für die Herstellung der ICs der Zukunft benötigt wird – zum Beispiel neue Materialien wie Galliumnitrid und Siliziumkarbid sowie neues Equipment zur Steuerung von Plasmaprozessen.

“In der Vergangenheit war Innovation ein sequenzieller Prozess, der Zeit brauchte. Wir bringen die wichtigsten Akteure zusammen und gehen von einem sequenziellen zu einem vernetzten Innovationsmodell über. Das beschleunigt die Innovation”, sagt Van den hove.