Stärkung der Schweizer Forschungszusammenarbeit im Bereich IC-Design und Mikroelektronik
Die SwissChips-Initiative ist ein Gemeinschaftsprojekt des CSEM, der EPFL und der ETH Zürich, das von verschiedenen schweizerischen und europäischen Forschungseinrichtungen, Halbleiterverbänden und Industriepartnern unterstützt wird. Diese Initiative wird vom Schweizer Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) unterstützt. Nach dem Vorbild der US-amerikanischen und europäischen Chips Acts zielt dieses Gesetz darauf ab, den Schweizer Halbleitersektor durch die Förderung der Spitzenforschung im Bereich des Designs integrierter Schaltungen (IC) zu stärken. Die Initiative deckt eine breite Palette von Bereichen ab, wie z.B.: Computing System on Chips (SoCs), 6G Communications, Space Electronics and Photonics, SoCs for Autonomous IoT Devices, Chips for EDGE AI, Biomedical Circuits and Systems sowie Devices and Sensors.
Die ETH Zürich koordiniert das Programm, wobei alle drei Gründungsinstitutionen eine führende Rolle in ihren jeweiligen Forschungsbereichen einnehmen. Diese Bemühungen sind darauf ausgerichtet, die Forschung, Innovation, Entwicklung und Unternehmen im Bereich Mikroelektronik und IC-Design zu stärken und sicherzustellen, dass Schweizer Hochschulen Zugang zu modernsten Fertigungs- und Designtechnologien haben. Darüber hinaus zielt die Initiative darauf ab, das Schweizer Ökosystem für Halbleiter, Mikroelektronik und IC-Design zu fördern und robuste Synergien zwischen den Forschungseinrichtungen zu entwickeln.
Stärkung des Halbleitersektors in der Schweiz
Das Programm bezieht Doktoranden und Postdocs sowie das bestehende Ingenieur- und Forschungspersonal der teilnehmenden Institutionen ein, die die Grenzen des IC-Designs erweitern werden. Diese konzertierte Anstrengung wird nicht nur den Einfluss der Schweiz in der Halbleiterindustrie in der Zeit nach der globalen Chipknappheit (2020-2023) stärken, sondern auch die Entwicklung von Infrastrukturen und Technologien sicherstellen, die allen wissenschaftlichen Bereichen zugute kommen. Dazu gehört auch, dass die Fortschritte den Schweizer Universitäten und Fachhochschulen zugänglich gemacht werden, wodurch ein ganzheitliches Wachstum in den Bereichen Halbleiter, Mikroelektronik und IC-Design gefördert wird.
Das Programm ist eine Übergangsmassnahme, die von 2024 bis 2026 läuft und mit einem Gesamtbudget von 33,8 Millionen Franken ausgestattet ist. Davon stammen 26 Millionen Franken vom SBFI und die restlichen 7,8 Millionen Franken aus den gemeinsamen Anstrengungen von CSEM, EPFL und ETH Zürich. Mit dieser Investition will die SwissChips-Initiative die Rolle der Schweiz in der Halbleiterindustrie sichern und einen nachhaltigen Einfluss auf Forschung, Innovation und Industriezusammenarbeit innerhalb des florierenden Halbleiter- und Mikroelektronik-Ökosystems des Landes gewährleisten.
Alain-Serge Porret, Vizepräsident und Leiter der Abteilung für integrierte und drahtlose Systeme am CSEM, erläutert den jüngsten Durchbruch in der Schweizer Chiptechnologie
Welche Herausforderung sehen Sie bei der Erreichung der Ziele der neuen SwissChips-Initiative?
Die Herausforderung ist typisch für das CSEM: die Forscher anzuleiten und ihnen zu helfen, Ergebnisse zu erzielen, die nicht nur neu sind, sondern auch auf die Probleme unserer Partner in der Schweizer Industrie anwendbar sind. Wir ergänzen die vorhandenen Fähigkeiten und maximieren die Wirkung der Investition, gemessen am erfolgreichen Technologietransfer in die lokale Industrie.
Und was die Chancen angeht?
Da gibt es viele: Erstens können wir großartige Technologien entwickeln, die für die Wirtschaft nützlich sind, und Unternehmen, die in diesem Bereich tätig sind oder leistungsfähige elektronische Geräte benötigen, zum Erfolg verhelfen. Davon hängt ein ganzes Ökosystem ab, nicht nur die Unternehmen, die Chips entwickeln. SwissChips wird ihnen helfen, die Führung in Bereichen zu behalten, in denen die Schweiz bereits stark ist, wie z.B. Ultra-Low-Power, autonome Geräte für das IoT, Sensorik, Medizin oder Kommunikation. Zweitens wird die Initiative die Zusammenarbeit mit der ETHZ und der EPFL weiter vertiefen und zusätzliche Möglichkeiten zum Austausch und zur Kombination unserer jeweiligen Forschung bieten. Schliesslich bietet sich die Chance, mit fortschrittlicheren Produktionsanlagen in Europa zusammenzuarbeiten und von ihnen zu profitieren.
Wie begegnet die Initiative den Bedenken hinsichtlich der Schwachstellen in der Halbleiter-Lieferkette und sichert der Schweiz einen Wettbewerbsvorteil auf dem Weltmarkt?
Die Schweiz ist nicht in der hochmodernen Herstellung von Chips tätig, was gigantische Anlagen und Investitionen in Milliardenhöhe erfordern würde. Wir haben jedoch spezialisierte Fabriken und einige führende Anbieter innovativer Chips, wie EM Microelectronics für Ultra-Low-Power, Sensirion für Sensoren oder Semtech und u-blox für Kommunikation. Wir beherbergen auch weltweit führende Unternehmen, die spezielle Chips für hochvolumige Anwendungen wie Mäuse oder Hörgeräte benötigen. Und schließlich gibt es lokale Fertigungsunternehmen rund um die Chips – man denke nur an die spezialisierte Elektronikmontage – mit Unternehmen wie Valtronic, Hybrid oder Miromico. Wir müssen dieses einzigartige Fachwissen schützen, um auf der Weltbühne relevant zu bleiben.
Können Sie näher auf die strategischen Partnerschaften und Kooperationen eingehen, die mit der Initiative angestrebt werden?
Die Initiative zielt in erster Linie darauf ab, die Forschung zu fördern, um die Saat für eine neue Generation von Spezialisten zu legen, die Ideen für die Zukunft entwickeln und diese Ideen in Produkte umsetzen. Dies wird am Ende des Programms geschehen, wenn diese Experten in bestehende Unternehmen eintreten, von unserem Technologietransferprozess profitieren oder neue Start-ups gründen.
Lokale Produktionspartner werden direkt kontaktiert, um bei der Entwicklung von Proof-of-Concepts und der Lösung schwieriger Produktionsprobleme zu helfen.
Welchen Stellenwert hat die Initiative für die ökologische Nachhaltigkeit beim Chipdesign, den Fertigungsprozessen und dem gesamten Lebenszyklus von Halbleiterprodukten?
Nachhaltige Elektronik ist ein komplexes Thema und ein wachsendes Anliegen in der Tech-Industrie. Am CSEM wird SwissChips Hand in Hand mit einer anderen entsprechenden Initiative gehen und unsere Bemühungen in Bezug auf Solarzellen und Batterien der Zukunft ergänzen.
Wir glauben, dass integrierte Schaltkreise den Weg zu einer nachhaltigeren Welt ebnen können. Sie ermöglichen die Entwicklung neuartiger, allgegenwärtiger Geräte, die genauere Informationen über unsere Welt und unsere Ressourcennutzung liefern können, mit dem Ziel, Abfall zu vermeiden.
Standardchips werden fast ausschließlich aus sehr reinem Silizium oder Sand hergestellt, was sie recht reaktionsträge und nicht umweltschädlich macht. Ihre Herstellung hinterlässt jedoch einen Fußabdruck, der in die Ökobilanz der um sie herum gebauten Produkte einbezogen werden muss. Dennoch glauben wir, dass winzige, optimierte Chips mit einem hohen Integrationsgrad eine Möglichkeit sind, die Anzahl der Komponenten, die Größe des Geräts und seines Gehäuses zu reduzieren. Selbst wenn der Chip geschrumpft ist, ist das Substrat, auf dem er sitzt, heute nicht mehr umweltfreundlich: Unsere Optionen sind daher die Verwendung neuer Substrate, Verbindungselemente und Verpackungsmaterialien für Chips oder sogar der Einsatz biologisch abbaubarer Materialien.
Wir glauben auch, dass unser einzigartiges Know-how bei Geräten mit extrem niedrigem Stromverbrauch drastisch kleinere Batterien ermöglicht, die auf umweltfreundlicheren, aber weniger effizienten chemischen Verfahren beruhen. Letztendlich können wir bei einigen Anwendungen ganz auf die Batterie verzichten und Techniken zur Energiegewinnung einsetzen, die durch eine stärkere Integration und ein besseres Chipdesign ermöglicht werden.
Was sind die möglichen Auswirkungen dieser Initiative auf die Schweizer Wirtschaft, sowohl in Bezug auf die Schaffung von Arbeitsplätzen als auch auf das langfristige Wirtschaftswachstum?
Gemäss einer Schätzung von Swissmem sind rund 15’000 Spezialisten direkt mit der Halbleiterindustrie verbunden, 70’000 produzieren elektronische Subsysteme, die von diesen Chips abhängig sind, und rund 300’000 Arbeitsplätze sind vom Bedarf an leistungsfähigen elektronischen Geräten betroffen.
Die Initiative soll dazu beitragen, den Vorsprung der Schweiz bei bestimmten zukunftsweisenden Anwendungen zu erhalten und auszubauen, von Konsum- über Industrie- bis hin zu Medizinprodukten. Es gibt keine direkte Hilfe für die Industrie: aber durch die Stärkung der Basis der oben erwähnten Beschäftigungspyramide sind wir zuversichtlich, dass dieser Innovationsschub dazu beitragen wird, Unternehmen zu motivieren, in der Schweiz zu investieren, anstatt ihre Aktivitäten näher an die großen, geplanten Investitionen in Grenoble, München oder Cambridge zu verlegen.
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Weiterführende Links
👉 www.csem.ch
Foto: pixabay
