Mit »FMD-QNC« stellt die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) Anlagen für die maßgeschneiderte Mikroelektronikfertigung und -integration für Quanten- und neuromorphes Computing bereit. Die Forschungsstrukturen werden zu industrienahen Forschungs- und Pilotlinien vernetzt, unter anderem für supraleitende und memristive Schaltkreise, 3D-Systemintegration und hochintegrierte Strahlquellen.
Im Ergebnis sollen Lösungen für die teilweise extremen Betriebsumgebungen mit hohen Anforderungen, wie Ultrahoch-Vakuum, kryogene Temperaturen oder besonderer elektromagnetischer oder thermischer Abschirmung bzw. Entkopplung erarbeitet werden können. Damit werden die prozesstechnischen und technologischen Voraussetzungen für Design, Herstellung und Charakterisierung von Chips für neuromorphes Computing wie auch verschiedene QC-Technologien (Supraleiter-, Neutralatom-, Ionenfallen- und Festkörperspin-basiert) geschaffen.
Industrierelevante Forschungsbedingungen und ein niederschwelliger Zugang zu Forschungsinfrastruktur
Neben den Forschungsaktivitäten und der anwendungsnahen Erprobung der Entwicklungen sind das »QNC-Betreibermodell« und eine »Mikroelektronik-Akademie« zwei weitere Bestandteile des Gesamtvorhabens FMD-QNC. Die hier geplante Mikroelektronik-Akademie wird sich sowohl mit einer frühzeitigen Sensibilisierung der heranwachsenden Generation an Fachkräften auf dem Gebiet der Mikroelektronik als auch mit einer Aus- und Weiterbildung bereits im Berufsleben stehender Expert:innen befassen.
Das so genannte QNC-Betreibermodell soll ein flexibles und niederschwelliges Zugangsmodell für die Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft beinhalten, um agil auf die fortschreitenden neuen Entwicklungen und die Bedarfe aus Forschung und Entwicklung zu reagieren sowie den Transfer in die Wirtschaft zu beschleunigen. Hierzu sollen die drei spezifischen Projektkorridore Technologieentwicklung, Pilotfertigung und Vorlaufforschung geschaffen werden. Außerdem sollen Netzwerke mit verschiedenen Nutzergruppen sowie ausgewählte flankierende Forschungsarbeiten zur Integration der Technologien in die Forschungsstrukturen ausgebaut werden. Dies beinhaltet ein QNC-Space zur Erprobung spezieller Herstellmethoden, sogenannte Multi-Project-Technologien als vereinfachten Zugang zu Chipfertigungsdurchläufen und eine Open-Design-Plattform
Dr. Oliver Pyper, Projektleiter der FMD-QNC
Europäische Forschungsorganisationen vernetzen sich für aktuelle und zukünftige Herausforderungen in der Elektronikforschung
Die FMD-QNC wird auf europäischer Ebene durch das Projekt »PREVAIL« (Partnership for Realization and Validation of AI hardware Leadership), das zeitgleich am 1. Dezember 2022 startete, ergänzt. Im Projekt arbeiten die vier europäischen Forschungsorganisationen CEA-Leti, Fraunhofer, imec und VTT zusammen, um eine vernetzte 300-mm-Technologie-Plattform zur Herstellung von Chip-Prototypen für fortschrittliche Anwendungen der künstlichen Intelligenz und neuromorphen Computing zu schaffen. Der nationale Teil von PREVAIL umfasst die vier Fraunhofer-Institute EMFT, IIS, IPMS und IZM, die als Teil der FMD ihre 300-mm-Fertigungs-, Design- und Testeinrichtungen erweitern und komplementär zu der 300-mm-Technologie ihrer europäischen Forschungspartner einsetzen. Die geplanten Projektaktivitäten innerhalb von PREVAIL und FMD-QNC werden synergetisch vernetzt und sind wichtige Vorbereitungen für das technologische Fundament des »European Chips Act«. Durch das Maßnahmenpaket der Europäischen Kommission soll die Entwicklung der Halbleitertechnologie auf eine neue Stufe gehoben und die europäische Innovationskraft in der Mikroelektronik ausgebaut werden.
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt FMD-QNC ist ein wichtiger Schritt für die Entwicklung von Computern der nächsten Generation in Deutschland und Europa.