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Das ist den Deutscher Zukunftspreis wert

Moore´s Law gilt weiter - Dank EUV-Technik aus Deutschland

09. September 2020, 13:40 Uhr   |  Heinz Arnold

Moore´s Law gilt weiter - Dank EUV-Technik aus Deutschland
© Deutscher Zukunftspreis / Ansgar Pudenz

Das Experten-Team vor dem weltweit stärksten gepulsten Industrielaser, der für die Licht-Erzeugung eingesetzt wird, um die EUV-Lithographie zu ermöglichen (v.l.): Dr. Peter Kürz, Zeiss Sparte SMT, Dr. Michael Kösters, Trumpf Lasersystems for Semiconductor Manufacturing und Dr. Sergiy Yulin, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF.

Wie Ingenieure von Trumpf, der Fraunhofer Gesellschaft und Zeiss die Voraussetzung für den Bau neuer IC-Generationen schafften und für den Deutschen Zukunftspreis nominiert wurden.

Für die Entwicklung der EUV-Lithografie sind Vertreter von Zeiss, Trumpf und vom Fraunhofer-Institut IOF für den Deutschen Zukunftspreis nominiert worden. Stellvertretend für die Teams um das Projekt »EUV-Lithographie – Neues Licht für das digitale Zeitalter« nahmen Dr. Peter Kürz, Zeiss Sparte Semiconductor Manufacturing Technology (SMT), Dr. Michael Kösters, Trumpf Lasersystems for Semiconductor Manufacturing, und Dr. Sergiy Yulin, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena, die Nominierung im Ehrensaal des Deutschen Museums entgegen.

Der Aufbau eines EUV-Lithografiegeräts

Das EUV Lithografiegerät EUV NXE 3400B von außen.
Schnitt durch eine EUV-Maschine.
Die EUV-Maschine von oben.

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Kleinere Strukturen, höhere Leistung, geringere Energieaufnahme

Der weltweit einzige Hersteller für EUV-Lithographie-Maschinen ist die niederländische Firma ASML, die als Integrator die Architektur des Gesamtsystems und insbesondere die EUV-Quelle entworfen hat. Schlüsselkomponenten dieser Maschinen sind der Hochleistungslaser von Tumpf für die EUV-Lichtquelle und das optische System von Zeiss. EUV steht für »extrem ultraviolett«, also Licht mit extrem kurzer Wellenlänge (13,5 nm). Mit dieser Technologie lassen sich weitaus leistungsfähigere, energieeffizientere und kostengünstigere Mikrochips herstellen als jemals zuvor. Moore´s Law behält weiterhin seine Gültigkeit. Unternehmen aus Deutschland spielten dabei eine wesentliche Rolle.

Dank der Innovationen aus Deutschland gilt Moore´s Law weiter

Das ist von großer  Bedeutung: Denn ohne weiterhin stark steigende Rechenleistung keine erfolgreiche Digitalisierung. Heute hat bereits ein Smartphone die millionenfache Rechenpower des Computers, der 1969 die erste Mondlandung begleitete. Ermöglicht wird dies durch einen kaum fingerkuppengroßen Mikrochip, auf dem sich mehr als zehn Milliarden Transistoren befinden. Weil die neuesten Chip-Generationen mit Hilfe von EUV-Licht gefertigt werden, konnten bereits die bisherigen Grenzen des technisch Machbaren überwunden werden. Von der Lichtquelle über das optische System im Vakuum bis zur Oberflächenbeschichtung der dabei eingesetzten Spiegel musste praktisch die gesamte Belichtungstechnologie von Grund auf neu entwickelt werden.

Die weltweit besten Maschinen für die IC-Fertigung kommen aus Europa

Die drei Nominierten haben einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung und industriellen Serienreife der EUV-Technologie geleistet. Das Resultat ist eine durch über 2.000 Patente abgesicherte Zukunftstechnologie, die Basis für den künftigen technischen Fortschritt und die Digitalisierung unseres Alltags ist. 

»Die Nominierung für den Deutschen Zukunftspreis freut uns sehr. Sie bestätigt einmal mehr das weltweite Potenzial der EUV-Technologie«, sagt Peter Leibinger, Vize-Chef und CTO von Trumpf. »Durch die Partnerschaft mit Zeiss, Fraunhofer und dem niederländischen Technologiekonzern ASML konnten wir uns in Deutschland und Europa bei dieser Zukunftstechnologie gegen Wettbewerber aus Japan und den USA durchsetzen. Dass die weltweit besten Maschinen zur Herstellung von Mikrochips aus Europa kommen, ist eine außergewöhnliche Geschichte, die wir gemeinsam geschrieben haben. Der Schlüssel für den Erfolg dieser einzigartigen Kooperation ist gegenseitiges Vertrauen und Durchhaltevermögen.«

Trumpf liefert mit dem weltweit stärksten gepulsten Industrielaser eine Schlüsselkomponente für die Belichtung modernster Mikrochips, die in jedem modernen Smartphone zum Einsatz kommen. Es gibt keine wirtschaftliche Alternative zu diesem Laser, um das für die EUV-Lithographie benötigte Licht zu erzeugen. Leibinger: »Nur Trupf kann die Laser bauen, die man für die EUV-Lithographie braucht. Ohne diese Laser ließen sich Zukunftstechnologien wie künstliche Intelligenz oder das automatisierte Fahren nicht in die Tat umsetzen, weil sie große Rechenleistung erfordern. Die Nominierung für den Deutschen Zukunftspreis zum 60. Geburtstag des Lasers unterstreicht noch einmal die enorme Bedeutung dieses Werkzeugs für den Industriestandort Deutschland.«

»Wir freuen uns gemeinsam mit unseren Partnern sehr über die Nominierung, die eine enorm aufwändige Entwicklungsleistung und ihre Übersetzung in eine auf dem Weltmarkt dominierende Technologie würdigt«, so Dr. Markus Weber, Mitglied des Vorstands der Zeiss Gruppe und Leiter der Sparte Semiconductor Manufacturing Technology. »Zeiss steht für optische Höchstleistung und Präzision. Darauf kommt es in der Chipfertigung von jeher an. Die EUV-Technologie mit ihrer im Vakuum betriebenen Spiegeloptik ist eine Sprunginnovation, die gleichermaßen Kreativität und Beharrlichkeit brauchte, um von der Idee zum heutigen Serieneinsatz zu kommen. Güte und Form des Beleuchtungssystems sowie das Auflösungsvermögen der Projektionsoptik bestimmen darüber, wie klein Strukturen auf Mikrochips sein können. EUV ermöglicht weiterhin große Fortschritte in der Digitalisierung in Wirtschaft und Gesellschaft.«

Wesentliche Innovationen stecken in den Spiegeln. Da selbst kleinste Unregelmäßigkeiten zu Abbildungsfehlern führen, wurde für die EUV-Lithographie der weltweit »präziseste« Spiegel entwickelt. Fraunhofer fungierte als wichtiger Forschungspartner bei der anspruchsvollen Beschichtungstechnik für die Spiegel.

»Fraunhofer zählt zu den Vorreitern in der Halbleitertechnologie. An unseren Instituten und Einrichtungen forschen wir bereits seit drei Jahrzehnten im Bereich der EUV-Lithographie. Unsere Forscherinnen und Forscher waren maßgeblich an der Entwicklung der ersten EUV-Spiegel und Strahlquellen beteiligt und legten damit den Grundstein für den Durchbruch dieser Technologie«, erklärt Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft. »Durch die intensive und langjährige Zusammenarbeit von Wissenschaft und Wirtschaft ist jetzt der Sprung in die breite Anwendung in diesem Innovationsbereich weltweit gelungen. Die EUV-Lithographie ist ein herausragendes Beispiel dafür, welcher technologische und ökonomische Mehrwert durch Kooperation, Forschergeist und nachhaltiges Engagement erreichbar ist.«

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