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Die Masken- und Lithografietechnik gilt als Schlüsseltechnologie der Chipentwicklung – und als Wegbereiter für Fortschritte bei künstlicher Intelligenz, Rechenleistung und Datentechnik. Auf der EMLC (European Mask and Lithography Conference) in Dresden kamen VDE Experten und Interessierte aus aller Welt zusammen, um über technologische Lösungen und gemeinsame Strategien zu diskutieren. Im Interview erklärt Dr. Ronald Schnabel, Geschäftsführer der VDE/VDI Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik (VDE/VDI GMM), was hinter dieser Technologie steckt und welche wichtige Rolle Europa im globalen Halbleitergeschäft spielt.

Herr Dr. Schnabel, warum gilt die Masken- und Lithografietechnik als Schlüsseltechnologie auf dem Weg zu kleineren Halbleiterstrukturen?

Dr. Ronald Schnabel: Die Branche spricht von Masken als Enabler der Innovation – und das aus gutem Grund. Tatsächlich sind leistungsstarke Chips mit möglichst kleinen Strukturen die Voraussetzung für Anwendungen wie künstliche Intelligenz (KI), Big Data oder schnelle Rechenoperationen. Nur so lassen sich hohe Taktraten bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch erreichen.

Um Strukturgrößen unter sieben Nanometern zu fertigen, benötigen wir spezielle Verfahren. Diese müssen Licht in einer Farbe erzeugen, die weit außerhalb des natürlichen Spektrums liegt. Nur dieses Speziallicht kann die feinen Muster der Maske überhaupt abbilden. Und genau hier liegt die Herausforderung: Die Maske, also das Ausgangsmuster des Chips, muss mit höchster Genauigkeit gefertigt sein. Jeder kleinste Fehler würde sich im gesamten Produktionsprozess fortsetzen. Dieses Zusammenspiel aus exakter Maskentechnologie und maßgeschneiderter Lichtquelle bestimmt, wie klein und leistungsfähig Halbleiter künftig sein können – und damit auch, wie weit wir technologisch vorankommen.

Dr. Ronald Schnabel, Geschäftsführer der VDE/VDI Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik
© VDE

Wie stark beeinflussen Fortschritte in dieser Technologie unsere digitale Zukunft – von KI bis Quantencomputer?

Chips sind in nahezu allen Lebensbereichen unverzichtbar. Besonders die Lithografietechnik entscheidet, wie leistungsfähig die Technologien von morgen werden. Sie legt fest, wie klein und komplex sich Schaltungen überhaupt noch fertigen lassen. Ohne deutliche Fortschritte in der Mikroelektronik bleiben Digitalisierung und neue Anwendungen wie künstliche Intelligenz begrenzt. Die Mikroelektronik ist zugleich Engpass und Enabler. Da die Miniaturisierung der Strukturen an physikalische Grenzen stößt – etwa bei 1,4 Nanometern – werden künftig andere Konzepte nötig, um die Rechenleistung weiter zu steigern. Eine Möglichkeit sind sogenannte Chiplets, bei denen mehrere Chips übereinandergestapelt werden. Zudem bieten neuartige Ansätze wie Quantentechnologien oder neuromorphe Systeme, also Chiparchitekturen, die sich am Aufbau des menschlichen Gehirns orientieren, Perspektiven für die Mikroelektronik der Zukunft.

Was macht die Masken- und Lithografietechnik so komplex?

Die EUV-Lithografie (EUV = Extrem UltraViolett) ist ein Gemeinschaftsprojekt europäischer Spitzenforschung. Zwar dominiert hier ein Anbieter von Lithografiesystemen den Weltmarkt, dieser ist jedoch auf hochspezialisierte Komponenten aus Deutschland und anderen europäischen Ländern angewiesen. Nur im Zusammenspiel dieser Kompetenzen gelingt es, die anspruchsvolle Technologie überhaupt umzusetzen. Das Verfahren nutzt ultraviolettes Licht mit besonders kurzer Wellenlänge, um winzige Chipmuster präzise abzubilden.

Damit lassen sich heute Strukturgrößen realisieren, die noch vor wenigen Jahren technisch kaum vorstellbar waren. Die nötige Energie liefern Hochleistungslaser, die derzeit nur ein Unternehmen herstellen kann. Die Strahlung wird in einem komplexen Prozess in EUV-Licht umgewandelt. Gleichzeitig müssen alle mechanischen Komponenten der Anlage mit atomarer Genauigkeit gefertigt und erschütterungsfrei aufgebaut werden. Auch die Optiken müssen diese Anforderungen erfüllen, das schafft bisher ebenfalls nur ein Hersteller.

Diese Kombination aus Lichtquelle, Optik und Präzisionsmechanik ist technologisch äußerst anspruchsvoll und nur durch die enge Zusammenarbeit mehrerer europäischer Akteure möglich. Ältere Lithografieverfahren sind weniger komplex und werden noch von weiteren Herstellern bedient. Im Bereich der EUV-Technologie hingegen ist die europäische Kooperation derzeit technologisch führend.

Welche politischen oder wirtschaftlichen Abhängigkeiten ergeben sich durch die Konzentration von Know-how in Europa?

Europa trägt eine besondere Verantwortung für die Stabilität von Lieferketten und spielt im globalen Halbleitermarkt eine wichtige Rolle – auch wenn die Region nicht alle Wertschöpfungsstufen abdeckt. Besonders stark ist sie bei Leistungshalbleitern, Sensoren und in der Entwicklung hochpräziser Fertigungstechnik. Diese technologischen Kompetenzen sind weltweit gefragt und bilden eine zentrale Säule für die internationale Zusammenarbeit.

Gleichzeitig zeigt sich: Die Produktion von Chips ist global verzahnt. Kein Standort kann alle Technologien allein abdecken. Europa strebt an, seinen Marktanteil auf 20 Prozent zu erhöhen – liegt aktuell aber noch deutlich unter zehn Prozent. Umso mehr Verantwortung trägt die Region, wenn es darum geht, Lieferketten abzusichern und technologische Souveränität auszubauen.

Zudem besteht bei den Basismaterialien für Halbleiter eine fast vollständige Abhängigkeit von China. Weltweit gibt es keine autonome Halbleiterproduktion. Diese Gegebenheiten schaffen politische und wirtschaftliche Abhängigkeiten, die eine wichtige Rolle bei der Sicherung technologischer Souveränität und globaler Lieferketten spielen.

Warum kommt ausgerechnet in Dresden die Weltelite der Halbleitertechnik zusammen?

Führende Köpfe aus Amerika, Japan und Europa kommen zur EMLC nach Dresden. Die Stadt gilt als eines der zentralen Mikroelektronik-Zentren in Europa. Nirgendwo sonst in der Region sind so viele Unternehmen mit Spitzentechnologie auf engem Raum versammelt, vor allem in der Chipproduktion. Davon profitiert auch die Zulieferindustrie, die sich gezielt in diesem Cluster angesiedelt hat – teils mit europäischen Firmen, teils mit Niederlassungen aus den USA oder Asien.

Welche Rolle spielt der VDE als Veranstalter der EMLC?

Der VDE vernetzt Industrie, Forschung und Politik – und schafft so die Grundlagen für technischen Fortschritt in Europa. Die VDE/VDI Fachgesellschaft GMM ist der größte Expertenverbund für Mikroelektronik in Deutschland. Mit ihrer anerkannten Fachkompetenz wirkt sie auch in Politik und Gesellschaft hinein und bringt als Veranstalter der EMLC die zentralen Akteure der Halbleitertechnik zusammen. Wissenschaftliche Tagungen sind ein wesentliches Instrument, um Technologien weiterzuentwickeln: Nur wenn Forschungsergebnisse offen diskutiert werden, kann daraus eine gemeinsame technische Linie entstehen. Die Konferenz bietet zudem jungen Talenten eine wertvolle Plattform, um Kontakte zu knüpfen und Teil eines internationalen Netzwerks zu werden.

Welche konkreten Impulse gehen für Sie von der EMLC 2025 aus und was stimmt Sie zuversichtlich für Europas weiteren technologischen Weg?

Bei der EMLC kamen Forschung und Industrie an einem Tisch zusammen. Mit über 190 Teilnehmenden war die Tagung ein großer Erfolg, auch dank der starken internationalen Beteiligung. Der grenzüberschreitende Austausch ist in diesem Technologiefeld unverzichtbar, denn die komplexen Herausforderungen lassen sich nur gemeinsam und über Unternehmens- und Ländergrenzen hinweg lösen. Die Konferenz unterstreicht zudem die zentrale Rolle Deutschlands auf diesem Gebiet.

Europa bringt viel mit, um im weltweiten Wettbewerb der Mikroelektronik zu bestehen: exzellente Forschung, starke Netzwerke und einzigartige technologische Kompetenzen. Zwar ist der Weg zur angestrebten Marktposition noch weit – aber das Zusammenspiel aus Politik, Industrie und Fachgesellschaften wie im VDE zeigt, dass die Voraussetzungen stimmen. Technologische Souveränität heißt nicht, alles selbst zu machen, sondern gemeinsam handlungsfähig zu bleiben. Die Veranstaltung in Dresden hat gezeigt: Europa ist auf dem richtigen Weg.

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Halbleiter-Foundries: Die unbekannten Giganten der Chipindustrie

4. August 2022

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