Unter dem Motto „Mikroelektronik. Vertrauenswürdig und nachhaltig. Für Deutschland und Europa.“ hat die Bundesregierung ihr neues Rahmenprogramm für Forschung und Innovation 2021-2024 am 11. November 2020 beschlossen, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) eingebracht wurde. Allein das BMBF stellt für die vier Jahre Programmlaufzeit rund 400 Mio. Euro für Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Verfügung.

Die beiden Aspekte „Vertrauenswürdige Elektronik“ und „Nachhaltige, klimafreundliche Elektronik“ sind die Säulen des vorliegenden Rahmenprogramms mit dem die Bundesregierung technologische Souveränität zu erreichen, um die Lebensqualität zu verbessern und für zukunftsfeste Wertschöpfung und Arbeitsplätze in Deutschland zu sorgen sowie gleichzeitig die Digitalisierung nach den eigenen Werten und Vorstellungen zu gestalten. Dazu hat sich die Bundesregierung Leitmotive gegeben und Ziele definiert, die im aktuellen Rahmenprogramm nachzulesen sind. Besonderes Augenmerk wird an mehreren Stellen auf kleine und mittlere Unternehmen gelegt.

Überblick aus Sicht von microTEC Südwest

Im Folgenden sind die zentralen inhaltlichen Themen stichwortartig zusammengefasst mit einem Schwerpunkt auf die Bedeutung für unsere microTEC Südwest-Mitglieder.

Technologische Voraussetzungen für eine souveräne und nachhaltige Digitalisierung schaffen

Elektronik und Sensorik: Breites Spektrum für die Fachgruppe Smart Systems

• Electronic Design Automation (EDA): Entwurfstechnologien der Zukunft sollen zur Beschleunigung von Innovationsprozessen beitragen, den nötigen Aufwand reduzieren und die Time-to-Market verkürzen
• Spezialprozessoren für Edge-Computing, Künstliche Intelligenz und Hochleistungsanwendungen: in Spezialprozessoren als Stärke der deutschen Elektronikindustrie sollen künftig Elektronik und Algorithmen so aufeinander abgestimmt werden, dass Anwendungen deutlich beschleunigt werden können. Die Verzahnung von Sensorik, Künstlicher Intelligenz und Elektronik wird zudem die Energieeffizienz deutlich erhöhen. Als Handlungsfeld werden u.a. skalierbare Baukästen und flexible und modulare Komponenten betrachtet, aber auch Prozessoren mit optischen bzw. elektro-optischen Komponenten
• Hochfrequenzelektronik für Kommunikation und Sensorik mit den Handlungsfeldern:
  • Radarsysteme
  • Antennen
  • EMV
  • Wechselspiel von Hochfrequenzelektronik und Optik für Kommunikation
  • Neue Substrate und Materialien
• Intelligente und energieeffiziente Leistungselektronik: Deutschland nimmt in der Leistungselektronik eine herausragende Position ein. Zusätzlich soll Leistungselektronik in Zukunft intelligenter werden und in der Lage sein, industrielle elektrische Antriebe auch bedarfsabhängig zu steuern, anstatt sie unnötig unter Volllast zu fahren. Folgende Handlungsfelder werden adressiert:
  • Kostensenkung
  • Effizienz
  • Nachhaltigkeit
  • Intelligente Leistungselektronik-Systeme
  • Ultra-Low-Power-Leistungselektronik
  • EMV und Systemintegrationstechnologien
    
    

Neue, intelligente und vernetzte Sensorik: der Motor von microTEC Südwest

Die Breite der Mitglieder findet sich sicherlich im genannten Themenschwerpunkt sowie in den Querschnittstechnologien und -themen „Systemintegration“ und „Adaption neuer Materialien“ inhaltlich wieder.

• Neuartige, intelligente und vernetzte Sensorik: im Zuge der voranschreitenden Digitalisierung und Vernetzung nimmt ihre Bedeutung weiter zu. MEMS-Sensoren und Mikro-Elektro-Mechanische Systeme wachsen immer enger mit der dazugehörigen Elektronik zusammen. Sensorik ist ein für KMU attraktives Feld, weil die Anwendungsbreite so groß ist und spezialisierte Lösungen gefragt sind. Wie bei den Spezialprozessoren können Baukastensysteme und Entwicklungsplattformen als Innovationstreiber wirken. Mit den Handlungsfeldern:
  • neue Sensorprinzipien
  • organische Elektronik
  • Lab-on-a-chip
  • chemische Sensoren und Biosensoren

Weitere Trends sind:

• intelligente Sensorsysteme
• Eigendiagnose und Selbstkalibrierung
• energieautarke Sensoren und Systemlösungen
• Systemintegrationstechnologien: Die Integration optischer und mechanischer Funktionen in elektronische Systeme (Mikrosystemtechnik, Mikro-Elektro-Mechanische Systeme (MEMS) und Mikro-Opto-Elektro-Mechanische Systeme (MOEMS)) ist eine besondere Stärke der deutschen und europäischen Halbleiterindustrie. Mehrdimensionale Beschleunigungssensoren, Lidar für autonomes Fahren und Mikrospektrometer – alle „on chip“ – sind aktuelle Beispiele. Die zunehmende Komplexität der Systemintegration bringt zahlreiche Herausforderungen mit sich und stellt enorme konzeptionelle und technologische Anforderungen. So nimmt die Materialvielfalt im System zu, was prozesstechnisch berücksichtigt werden muss. Unterschiedliche Funktionen können zu divergierenden technologischen Anforderungen führen. Wichtige Handlungsfelder sind:
  • Aufbau- und Verbindungstechnik für neue komplexe Systeme
  • Fertigungsverfahren
  • Design und Simulation
• Adaption neuer Materialien: Der Einsatz neuer Materialien ist mit zahlreichen Herausforderungen verbunden, denn durch die Kombination verschiedener Materialien in heterogenen Systemen steigt auch die Komplexität der Systemintegrationstechnologien. Folgende Themen stehen dabei auf der Agenda:
  • Neue Materialien und Materialsysteme für die Mikroelektronik
  • Neue Materialien für Leistungselektronik
  • Neue Materialien für die Sensorik
  • Nachhaltigkeit
• Advanced Silicon and beyond mit den Handlungsfeldern:
  • Neuartige Strukturen und Bauelemente
  • Neue Ansätze für Rechenleistung
    
    

Anlagen und Test – weitere wichtige Querschnittsthemen für unsere Mitglieder

Auch die Hersteller von Geräten und Anlagen für die Mikroelektronikproduktion sowie die Anbieter von Elektroniktests finden sich im Rahmenprogramm wieder:

• Ausgewählte Anlagen für die Mikroelektronikproduktion: Die traditionelle Stärke deutscher Unternehmen auf den Gebieten Maschinenbau, Messtechnik und Optik eröffnet viele Chancen, den Ausbau der Halbleiterproduktion in Europa zu stärken und deutliche Umsätze auf dem internationalen Markt zu generieren. Hierfür müssen jedoch Forschung und Industrie in Deutschland und Europa noch stärker zusammenarbeiten.
  • Automatisierungslösungen für die Halbleiter- und Elektronikfertigung
  • Komplexe Maschinen für additive Fertigungsverfahren
  • Mess- und Prüftechnik
• Test, Verifikation und Validierung: Unter dem Motto „Testen schafft Vertrauen“ stehen u.a. diese Handlungsfelder im Fokus:
  • Design for Test
  • Testmethoden und –geräte
  • Globale Vernetzung von Komponentenprüfständen
  • Messmethoden und –geräte
  • Vereinheitlichung von Bauteiluntersuchungen durch Standardisierung

Zukunftsweisende Anwendungen durch Mikroelektronik stärken: Von KI über Industrie 4.0 zu Smart Health

Viele Themen in den Projekten und Fachgruppen von microTEC Südwest sind auch im Rahmenprogramm vorhanden. So werden explizit folgende Herausforderungen genannt, von denen vor allem Künstliche Intelligenz, Smart Health und Industrie 4.0 derzeit intensiv bearbeitet werden.

• Künstliche Intelligenz
• Smart Health
• Industrie 4.0
• Kommunikationstechnologie
• Intelligente Energiewandlung
• Autonomes Fahren
• Höchstleistungsrechnen

Kooperationen, Instrumente, Strukturen

Als wichtige Elemente tauchen Kooperationen, und sogar Cluster explizit im Rahmenprogramm auf. Zur Stärkung von Kooperationen hat sich die Bundesregierung folgende Aspekte vorgenommen:

• Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft: Kernelement der Mikroelektronik-Förderung des BMBF bleibt die vorwettbewerbliche kooperative Forschung von Wissenschaft und Wirtschaft in klassischen Verbundvorhaben und darüber hinaus. Verbundvorhaben kommt dabei auch eine Schlüsselrolle in der Ausbildung des wissenschaftlich trainierten Nachwuchses und für den Know-how-Transfer zwischen Wissenschaft und Wirtschaft zu.
• Europäische und multilaterale Kooperation: Die Verzahnung der nationalen Mikroelektronik-Forschungsförderung mit europäischen Programmen erzeugt eine Hebelwirkung durch langfristige Kooperationen in Deutschland und Europa.
• Bund-Länder-Kooperation: Die Voraussetzungen für die Beteiligung der Bundesländer an der ECSEL-Nachfolgeinitiative KDT sind gegeben. Im IPCEI on Microelectronics kooperiert die Bundesregierung mit dem Freistaat Sachsen bei der Finanzierung eines Teilvorhabens.
• Verbände, Netzwerke und Cluster: Verbände, Netzwerke und Cluster – wie auch microTEC Südwest e.V. – sind wichtige Teile des Innovationsstandortes Deutschland.

 Die bekannten Instrumente, wie

• Thematische Bekanntmachungen zur Förderung und Stärkung von Technologien und Anwendungen
• mehrstufige Verbundprojekte
• Innovationswettbewerbe
• KMU-innovativ
• europäische multilaterale Verbundprojekte
• IPCEI Important Project of Common European Interest
• Schüler- und Studierendenwettbewerbe

sollen wie auch in der Vergangenheit zum Einsatz kommen. Als weitere Strukturen erhalten die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) mit ihren dreizehn Instituten sowie die zwölf Forschungslabore Mikroelektronik Deutschland (ForLab) an Hochschulen bereits eine Investitionsförderung.

microTEC Südwest-Service zur Förderung

Die Finanzierung von Forschung, Entwicklung und Innovationen stellt vor allem kleine und mittlere Unternehmen vor große Herausforderungen. Die öffentliche Förderung von Technologieprojekten – ob als Verbundprojekt oder als Einzelprojekt – stellt einen Baustein dar. Gerade als Querschnittstechnologie gibt es zahlreiche Programme, die hierzu genutzt werden können.

Auf der Homepage von microTEC Südwest finden Sie einen Überblick über technisch-orientierte Programme und konkrete BMBF Bekanntmachungen, aber auch innovations- und gründerbasierte Fördermöglichkeiten.

Das Team von microTEC Südwest steht außerdem zur Identifikation und Vermittlung von Kooperationspartnern aus dem Kreis der Mitglieder und Kooperationspartnern im In- und Ausland zur Verfügung.

Quelle: Rahmenprogramm 2021 – 2024 Mikroelektronik. Vertrauenswürdig und nachhaltig. Für Deutschland und Europa. (https://www.elektronikforschung.de/ -> Download)