Mikroelektronik

Silicon Saxony: Von der Forschung in die Anwendung – Neue Testkompetenz für Sachsens Mikroelektronik und Quantentechnologien

16. September 2026. Quantencomputer stellen höchste Anforderungen an Materialien, Komponenten und Systeme – insbesondere bei extrem tiefen Temperaturen. Mit dem neuen „Cryo-Lab for Material and Electronics Packaging Chemnitz“ (CRYME) schafft Chemnitz nun eine Forschungsinfrastruktur, die genau hier ansetzt. Das gemeinsam von TU Chemnitz und Fraunhofer ENAS etablierte Labor ermöglicht es, mikroelektronische Komponenten, Materialien und Systemlösungen bei Temperaturen bis zu 4 Kelvin (-269 °C) zu charakterisieren, zu testen und auf ihre Zuverlässigkeit zu untersuchen. Welche Bedeutung diese Infrastruktur für Europas technologische Souveränität und die Entwicklung künftiger Quantencomputer hat, wurde bei ihrer Eröffnung im Rahmen des Chemnitzer Seminars deutlich, das Silicon Saxony mit seinem Arbeitskreis „Test, Analysis & Reliability“ unterstützte.

David Walther (l.) und Carlos Rincon, Wissenschaftliche Mitarbeiter der Professur Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme der TU Chemnitz, installieren einen neuen Teststand in der Kammer eines Helium-Kryostaten. Er ermöglicht die Bestimmung thermischer Eigenschaften dünner Schichten bei Temperaturen zwischen -269 °C und +25 °C. Foto: Dr. Uwe Zschenderlein

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Elektronik·Forschung & Entwicklung·Halbleiter·Quantencomputing·Resilienz·Technologische Souveränität

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In der Wertschöpfungskette mikroelektronischer Komponenten, Schaltkreise, Sensoren und Aktoren aber auch in der Entwicklung neuer Technologien und Komponenten für das Quantencomputing spielen Charakterisierung, Test und Zuverlässigkeit eine wesentliche Rolle. In Europa existiert nicht nur im Assembling und Packaging sondern auch insbesondere im Test ein erheblicher Nachholbedarf. Aktuell sind in Europa nur etwa 3 Prozent der weltweiten Kapazitäten im Assembly, Test und Packaging zu finden.

Um auch hier die Europäische Souveränität zu stärken, wurden im EU Chips Act Initiativen bzw. Pilotlinien wie APECS ins Leben gerufen. APECS steht für Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems. Ziel der Initiative ist es, eine europaweit zugängliche Infrastruktur zu schaffen, die Unternehmen (hier speziell KMU und Start-ups) und Forschungseinrichtungen den Zugang zu Design-, Fertigungs-, Integrations- und Testkapazitäten für Chiplets und heterogene Systeme ermöglicht, um Innovationen schneller von der Forschung in die industrielle Anwendung zu überführen. In Chemnitz steht mit dem „European Test and Reliability Center“ (ETRC) dafür ein in Europa einzigartiges Kompetenzzentrum zur Verfügung.

Im Rahmen des Chemnitzer Seminars „Test und Zuverlässigkeit zwischen Eis und Feuer: Neue Labore und Methoden von 4 K bis 700 K.“ wurde am 2. September 2026 von der TU Chemnitz und Fraunhofer ENAS gemeinsam mit Gästen aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft die Eröffnung des neuen „Cryo-Lab for Material and Electronics Packaging Chemnitz – CRMYE“ gefeiert. Das CRYME schafft optimale infrastrukturelle Rahmenbedingungen, um Materialien, Komponenten und Systeme für Quantencomputer künftiger Generationen zu erforschen und zu entwickeln sowie ihre Zuverlässigkeit zu analysieren und bewerten.

Im Bild (v. l. n. r.): Prof. Dr. Harald Kuhn, Institutsleiter am Fraunhofer ENAS und Direktor des Zentrums für Mikro- und Nanotechnologien (ZfM) an der TU Chemnitz, Sven Schulze, Oberbürgermeister der Stadt Chemnitz, Robert Denk, Abteilungsleiter Hochschulen beim Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft[MV1.1], Kultur und Tourismus, Prof. Dr. Thomas von Unwerth, Prorektor für Transfer und Weiterbildung an der TU Chemnitz, Prof. Dr. Bernhard Wunderle, Inhaber der Professur für Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme an der TU Chemnitz, Prof. Dr. Oliver Schmidt, Direktor des Forschungszentrums für Materialien, Architekturen und Integration von Nanomembranen (MAIN) an der TU Chemnitz, Prof. Dr. Sven Rzepka, Leiter der Abteilung »Micro Materials Center« am Fraunhofer ENAS. Foto: Fraunhofer ENAS

Dank eines Investitionsprojektes des Fraunhofer ENAS wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) neueste Gerätetechnik, darunter zwei spezielle Kühlgeräte, sogenannte Kryostate, eine Kryo-Werkstoffprüfanlage für die Bestimmung thermo-mechanischer Eigenschaften sowie ein Kryo-Rasterelektronenmikroskop für Materialuntersuchungen bei extrem tiefen Temperaturen, beschafft.

Dank dieser kryogener Prüfverfahren können zukünftig mikroelektronische Komponenten und Systemlösungen sowie neue Materialien in Umgebungen bei extrem niedrigen Temperaturen von bis zu 4 K (-269 °C) vollumfänglich getestet und bewertet werden. So lassen sich beispielsweise elektrische und photonische Systemfunktionen charakterisieren, mechanische Eigenschaften von Materialien und Verbundwerkstoffen bestimmen sowie deren thermomechanisches Verhalten untersuchen und vorhersagen.

Der Teststand wurde in Kooperation mit der Berliner Nanotest und Design GmbH entwickelt.

Aufbau zur Messung der Wärmeleitfähigkeit bei kryogenen Temperaturen. Foto: Professur Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme, TU Chemnitz

Der zweite Tag des Chemnitzer Seminars wurde gemeinsam mit dem Arbeitskreis „Test, Analysis & Reliability“ von Silicon Saxony ausgestaltet. Dabei wurden von Vortragenden aus Wissenschaft und Industrie verschiedenste Aspekte aus dem Bereich Charakterisierung, Test und Zuverlässigkeit betrachtet. Der Experte Prof. Daniel Kriesten verstärkt in diesem Zuge das Team der Arbeitskreisleiter im AK Test, Analysis & Reliability des Silicon Saxony e. V. Damit wird dem Bereich Test ein stärkerer Fokus verliehen.

Die Bedeutung der Erweiterung dieser Tests wurde im Rahmen der Veranstaltung auch seitens der in Chemnitz anwesenden Industrie hervorgehoben. So arbeitet beispielsweise Infineon Technologies in Österreich an Quantentechnologien. Ebenso wie das deutsche Start-up eleQtron aus Hamburg entwickelt und betreibt Quantencomputer, das ebenfalls vor Ort war.

„Heutige Quantencomputer benötigen für ihre hochkomplexen Rechenoperationen kryogene Betriebsbedingungen. Diese stellen höchste Ansprüche an die integrierten mikroelektronischen Komponenten und Materialien. Deshalb ist es unerlässlich, Bauteile und Werkstoffe unter realitätsnahen Bedingungen zu prüfen und damit ihre Funktionsfähigkeit, Robustheit und Langlebigkeit auch bei ultratiefen Temperaturen sicherzustellen. Als Teil des ETRC schafft das CRYME dafür ab sofort im Herzen von Chemnitz ideale Voraussetzungen“, sagt Prof. Dr. Daniel Kriesten, Leiter des ETRC.

„Als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts steht Quantencomputing auch für Technologieführerschaft, hochkarätige Arbeitsplätze und Spitzenforschung. Daher betrachten die am CRYME beteiligten Chemnitzer Forscherinnen und Forscher das neue Labor als einen wesentlichen Baustein für Innovationen, neue Großforschungsprojekte, exzellente Lehre und die Gewinnung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern“, erklärt Prof. Dr. Bernhard Wunderle, Inhaber der Professur für Werkstoffe und Zuverlässigkeit mikrotechnischer Systeme der TU Chemnitz. Zugleich sei die hier praktizierte Zusammenarbeit ein Paradebeispiel für eine gelungene Kooperation auf dem „Smart Systems Campus“ in Chemnitz – einem innovativen Netzwerk in den Bereichen Mikro- und Nanotechnologie, in dem Wissenschaft, angewandte Forschung und Industrie eng kooperieren.

Text: Martin Vogel, Silicon Saxony Community Management im Raum Chemnitz

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