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Effektive Materialforschung

Voraussetzung für 5G, KI und Big Data

18. November 2020, 13:47 Uhr   |  Heinz Arnold

Voraussetzung für 5G, KI und Big Data
© Merck Performance Materials

Kai Beckmann, CEO Merck Performance Materials: »Weil wir jetzt Materialien für Halbleiter unter realistischen Bedingungen in einer vollständigen Produktionsumgebung erforschen, verarbeiten und testen können, war die Übernahme von Intermolecular für uns von höchster strategischer Bedeutung.«

Neue Wege für die schnelle Entwicklung von Materialien für ICs schlägt Merck Performance Materials ein: Sie sind die Voraussetzung, um neue IC-Generationen entwickeln zu können.

Ohne diese neuen IC-Generationen wäre das aufgrund von Techniken wie 5G, KI und autonomes Fahren gewaltig wachsende Datenvolumen nicht beherrschbar. Es sind dringend neue Prozesstechniken für die Fertigung von Chips erforderlich, genauso wie neue Chip-Architekturen. Beide benötigen dringend neue Materialien, ohne die sie die gewünschten Leistungssteigerungen niemals erreichen könnten«, sagt Ralph Dammel, Technology Expert Performance Materials von Merck – und strotzt vor Optimismus: »Denn es sind genau die Materialien, auf deren Entwicklung sich Merck Performance Materials konzentriert.«

Mit der stark wachsenden Nachfrage nach neuen Materialien für die Chip-Fertigung hatte Merck schon seit einigen Jahren gerechnet. Deshalb hat sich das Unternehmen – bisher im Elektronikbereich der führende Hersteller von Materialen für die Fertigung von Displays – zu einem der größten Hersteller von Materialien für die IC-Fertigung gewandelt.

Dazu hatte wesentlich die vor einem Jahr abgeschlossene Übernahme von Versum beigetragen, einem Spezialisten für Materialien, die in der Halbleiterfertigung eingesetzt werden. Rund 6 Mrd. Euro hatte Merck für den Kauf ausgegeben und steigert damit den Jahresumsatz der Performance-Materials-Sparte auf ca. 3,6 Mrd. Euro. Mit den Halbleitermaterialien erwirtschaftet Merck Performance Materials bereits einen Umsatzanteil von 60 Prozent.

Dagegen schien die Übernahme der amerikanischen Intermolecular ebenfalls im vergangenen Jahr weit weniger spektakulär und ein kleiner Fisch zu – schlug sie doch mit „nur“ 60 Mio. Euro zu Buche. Doch Kai Beckmann, Mitglied der Geschäftsleitung und CEO Performance Materials, der den Ausbau der Halbleitermaterialien maßgeblich vorangetrieben hat, sieht darin den entscheidenden Schritt: »Wir sind jetzt der einzige Materialzulieferer weltweit, der alle Schritte der Halbleiterfertigung abdeckt.«

Dammel_Ralph
© Merck Performance Materials

Ralph Dammel, Technology Expert von Performance Materials: »Wir werden in Zukunft von CMOS weggehen; das dürfte zwar noch mindestensfünf Jahre in der Zukunft liegen, doch die Entwicklungen, die bereits vorangetrieben werden, sind sehr, sehr vielversprechend.«

Um zu erkennen, warum das so wichtig ist, ein kurzer Blick darauf, wie diese Wertschöpfungskette konkret aussieht: Die zentralen Prozessschritte finden in der Front-End Fab statt, also dort, wo die ICs auf den Wafern strukturiert werden. Danach werden sie aus den Wafern herausgeschnitten und in ihre Gehäuse gesetzt. Diese Montage- oder Packaging-Prozesse finden in den Back-End Fabs statt. Über die letzten Jahre hat das Packaging einen gewaltigen Auftrieb erfahren. Denn damit die in den neusten Prozesstechniken hergestellten ICs ihre Leistungsfähigkeit voll ausspielen können, müssen die ICs bzw. ihre Gehäuse sehr eng neben- oder übereinander platziert werden. Das erfordert ganz neue Fertigungstechniken, die unter dem Oberbegriff „Advanced Packaging“ subsumiert werden.

Doch auch ganz am Anfang der Prozesskette tut sich Entscheidendes – und das steckt hinter der Übernahme von Intermolecular, die im Jahr 2018 einen Umsatz von 33,7 Mio. Dollar erzielt hatte. Das im Silicon Valley ansässige Unternehmen hatte nämlich Techniken entwickelt, die es erlauben, neue Materialien für Halbleiter unter realistischen Bedingungen in einer vollständigen Produktionsumgebung zu erforschen, dort in den jeweiligen Ziel-ICs zu verarbeiten und zu testen. »Wir können jetzt in dieser Fertigungsumgebung elektrisch funktionsfähige ICs herstellen, um herauszufinden, welche Materialkombinationen jeweils die besten Ergebnisse liefern«, freut sich Ralph Dammel. »Und deshalb war die Übernahme des Unternehmens für uns von höchster strategischer Bedeutung«, ergänzt Kai Beckmann.

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1. Voraussetzung für 5G, KI und Big Data
2. "...die Ziel-ICs werden im eigenen Haus designt"
3. Von Neumann zu Neuronen

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