Projekt-Erfolgsstorys - Große Fortschritte in Nanotechnologie fördern Produktrevolution

Es ist noch nicht allzu lange her, dass Handys so groß wie Ziegel waren und es noch keine Laptops gab; winzige elektronische Geräte, die in unsere Taschen passen und in unseren Alltag eingebettet sind, waren noch Fantasien in den Gehirnen der Forscher. Nanowissenschaft, die Wissenschaft des äußerst Kleinen, hat die Elektronikindustrie verändert und die europäische Forschung stand im Zentrum dieser Veränderungen.

Digitale Wirtschaft

Elektronische Geräte werden immer kleiner, ohne allerdings an Leistung, Geschwindigkeit und Funktionalität einzubüßen, im Gegenteil. Und zusammen mit dem Fortschritt in Nanoelektronik entstehen auch neue Möglichkeiten, um neue leistungsstärkere Mikrochips in immer kleineren Formaten zu entwickeln - ein Nanometer (nm) ist ein Billionstel Meter -, und das zu Kosten, die für die Industrie und den Endnutzer attraktiv sind.

Im Bewusstsein dieser Herausforderung hat die Europäische Kommission wichtige Akteure - Wissenschaftler aus Industrie, Forschungsinstituten und Universitäten - aus diesem Bereich zusammengeführt, um gemeinsam an fortschrittlichen Verfahren zu arbeiten, mit denen noch kleinere Mikrochiptechnologie, 32nm und darunter, entwickelt werden soll.

Doch hier stößt man fast an die Grenze des Möglichen. Das Moorsche Gesetz - benannt nach Gordon Moore, dem Mitbegründer von Intel - besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip alle zwei Jahre verdoppelt. Computerwissenschaftler überschreiten diese Grenze mittlerweile, indem sie noch mehr Funktionen auf einen einzelnen Chip packen. Europäische Forscher stehen an der absoluten Spitze der komplementären Metalloxid-Halbleitertechnologien (CMOS-Technologien), die diesen Prozess hervorhebt.

Über die physikalischen Grenzen hinaus

Im Jahr 2004 startete die EU ihre Kampagne, um in CMOS die Führung zu übernehmen. Dazu finanzierte sie das integrierte Projekt Nanocmos, das als Plattform für die Entwicklung von Wissen und Know-how diente. In gemeinsamer Arbeit schufen die Teilnehmer eine lebendige, vereinte Forschungsgemeinschaft in Europa, die für die Entwicklung von 45nm-, 32nm- und noch kleineren CMOS-Technologien benötigt wurde.

Die vielversprechenden Ergebnisse von Nanocmos veranlassten die EU, ihre Bemühungen fortzusetzen und das Projekt Pullnano zu finanzieren. In diesem Projekt wurden die an Nanocmos beteiligten Partner mit rund 15 neuen Hochschulpartner zusammengeführt - damit war Pullnano wohl gerüstet, um das Wissen in diesem ehrgeizigen Bereich zu erweitern.

Als Projektergebnis wurden 45nm- und 32nm-CMOS-Technologien eingeführt, wodurch die europäischen Leiterplattenhersteller ihre Position auf dem globalen Mikroelektronikmarkt konsolidieren konnten.

Sowohl die 45nm- als auch die 32nm-Technologien wurden von den Nanoelektronik-Clustern von Eureka aufgenommen. Sie entwickelten das Projekt Foremost, das die Arbeiten zu einer Industrieversion der 45nm-Technologie Mitte 2009 erfolgreich abschloss. Der führende europäische Chiphersteller STMicroelectronics setzt diese Technologie jetzt in der Chipfertigung ein.

Die Ergebnisse, die Pullnano erzielt hat, unterstützen heute wichtige Innovationen im europäischen FuE-Sektor und führen zu Produkten und Dienstleistungen in verschiedenen Anwendungsbereichen, angefangen bei Kommunikation und Verbraucherprodukten bis hin zu eingebetteter Elektronik in industriellen Anwendungen. So werden die entwickelten Anwendungen in Smartphones der neuen Generation eingesetzt, in Fernseh-, Videogeräten und Audiosystemen sowie in zahlreichen Mobilgeräten und tragbaren Rechnern.

Nanocmos und Pullnano haben den europäischen Chipherstellern geholfen, ihren starken Beitrag zur weltweiten Elektronikindustrie beizubehalten, und den Weg für neue herausfordernde System-on-Chip-Designs und ihre erfolgreiche Markteinführung geebnet. Die von diesen beiden Projekten entwickelten Technologien werden jetzt in einer Reihe von anwendungsorientierten Projekten eingesetzt, die sich auf Herausforderungen wie Energieeffizienz, CO2-Reduktion und elektrische Fahrzeuge konzentrieren.

Dank einer weitsichtigen Forschungsfinanzierungspolitik hat die Kommission der Industrie dabei geholfen, eine wertvolle Führungsposition in einer sich schnell entwickelnden Basistechnologie zu sichern. Die Ergebnisse sind in einer Reihe kleiner doch leistungsfähiger Elektronikgeräte sichtbar, die uns im täglichen Leben, bei der Arbeit, auf der Straße und zu Hause helfen.