Seit 2014 fördert die Bundesregierung in der Initiative ECSEL („Electronics Components and Systems for European Leadership“) gemeinsam mit der Europäischen Union, dem Freistaat Sachsen und seit 2017 auch mit dem Freistaat Thüringen industriegetriebene Forschungsprojekte in der Mikroelektronik. Die Projekte der letzten Förderrunde sind jetzt angelaufen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert sie anteilig mit insgesamt rund 33 Millionen Euro bis zum Jahr 2025. Dazu erklärt Bundesforschungsministerin Anja Karliczek:
„Wir brauchen eine eigene und unabhängige Chipproduktion in Deutschland und Europa - das macht die aktuelle weltweite Chipknappheit sehr deutlich. Dank der europäischen Forschungsinitiative ECSEL sind wir auf einem sehr guten Weg und wollen diesen fortsetzen. Im Rahmen von ECSEL fördern wir mit der Europäischen Kommission, fast allen Staaten Europas und den Freistaaten Sachsen und Thüringen genau die Mikroelektronik-Technologien, die unsere technologische Souveränität sichern, ohne uns abzuschotten. Denn Mikroelektronik ist einer der Grundpfeiler unserer Wirtschaft und Gesellschaft: Wir brauchen sie für alle Bereiche, vom privaten Smartphone über unsere Autos und die Industrie 4.0 bis hin zu unseren Energienetzen. ECSEL fördert die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft und damit einen schnellen Transfer neuer Produkte oder Herstellungsmethoden von der Wissenschaft in die Produktion. So ist die deutsche und europäische Mikroelektronikindustrie bei bestimmten Chips bereits heute Weltmarktführer. Und zwar gerade dort, wo es für unsere Anwenderbranchen in Deutschland besonders wichtig ist: bei Leistungselektronik, bei Sicherheitschips und bei Sensoren. Diese Chips brauchen wir für die erfolgreiche Gestaltung der Energiewende, für eine vertrauenswürdige Digitalisierung, für die Mobilität der Zukunft und für die Industrie 4.0. Zahlreiche Projekte von ECSEL haben zudem zu Investitionen in Milliardenhöhe rund um neue Chipfertigung in Europa geführt, zum Beispiel in Dresden. Es ist genau diese Zusammenarbeit, die nun auch die Europäische Union mit einem „European Chips Act“ weiter zu stärken plant. Ich freue mich sehr, dass deutsche Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen auch in der letzten Förderrunde von ECSEL an 13 der 14 nun startenden europäischen Projekte beteiligt sind. Das zeigt: In der europäischen Elektronik geht wenig ohne deutsche Partner.Dieser Erfolg ist auch ein Erfolg der Zusammenarbeit mit den Freistaaten Thüringen und Sachsen. Wir wollen die Mikroelektronik auch in den nächsten sieben Jahren weiter gemeinsam auf EU-Ebene fördern. Mir ist es daher sehr wichtig, dass es zeitnah eine erste europaweite Förderbekanntmachung der Nachfolge-Initiative zu Digitalen Schlüsseltechnologien gibt. Wir bleiben nur an der Weltspitze, wenn wir das innovative Tempo in der Mikroelektronik gemeinsam mit den europäischen Partnern beibehalten und weiter erhöhen!“
Hintergrund:
ECSEL steht für „Electronics Components and Systems for European Leadership“ („Elektronikkomponenten und -systeme für eine Führungsrolle Europas“). Die Forschungsinitiative ist Teil des Europäischen Forschungsrahmenprogrammes Horizont 2020, mit dem es die Laufzeit 2014-2020 teilt. In Deutschland ist die Forschungsförderung eng verzahnt mit der nationalen Förderung im Rahmenprogramm der Bundesregierung für Forschung und Innovation 2016-2020 „Mikroelektronik aus Deutschland – Innovationstreiber der Digitalisierung“. Die enge Kopplung ist fortgesetzt im Rahmenprogramm der Bundesregierung für Forschung und Innovation 2021-2024: Mikroelektronik. Vertrauenswürdig und nachhaltig. Für Deutschland und Europa. ECSEL fördert industriegetriebene vorwettbewerbliche Verbundprojekte von Industrie und Forschungseinrichtungen sowie Hochschulen. Ein Alleinstellungsmerkmal sind dabei Pilotlinien für neue, innovative Produkte oder Produktionsmethoden. Diese sorgen für einen raschen Transfer aus der Forschung in Produktion.
Die über ECSEL geförderten Projekte schaffen das Wissen, auf das dann bei der Investitionsförderung für neue Chipproduktionen aufgebaut werden kann. So basiert beispielsweise die EUV-Technologie, die mit extrem ultravioletten Licht die leistungsfähigsten Chips der Welt für Smartphones und Computer fertigen kann, auf Wissen aus Deutschland und Europa. Die deutschen Beiträge hierzu wurden im vergangenen Jahr sogar mit dem Zukunftspreis des Bundespräsidenten ausgezeichnet. Die ECSEL-Förderung ist aber auch Grundlage für den technologischen Fortschritt etwa bei Sensoren, die heute in vielen Smartphones zu finden sind.
In der Förderrunde 2020 wurden 14 Verbundvorhaben zur Förderung ausgewählt, davon 13 mit deutschen Beteiligten, die insgesamt rund 37 Millionen Euro an EU-Förderung eingeworben haben (Kurzbeschreibungen s. u.). Das BMBF fördert diese Vorhaben zusätzlich mit rund 33 Millionen Euro, Sachsen mit 1,4 Millionen Euro, Thüringen mit 1,1 Millionen Euro.
Es ergibt sich eine beeindruckende Bilanz für die sieben ECSEL-Förderrunden seit 2014: 1,2 Milliarden Euro an Gesamtprojektkosten in Deutschland über die sieben Jahre in 79 Vorhaben, rund 280 Millionen Euro an eingeworbener EU-Förderung, bei Einsatz von rund 240 Millionen Euro nationaler Förderung. Europaweit wurden seit 2014 in ECSEL 92 europäische Verbundvorhaben gefördert, mit Gesamtkosten von 4,6 Milliarden Euro und einer EU-Förderung von 1,15 Milliarden Euro, die von den Teilnehmerstaaten in gleicher Höhe gespiegelt wird. Das heißt: fast 25 Prozent der EU-Mittel für ECSEL sind nach Deutschland geflossen – also deutlich mehr als der deutsche Anteil am EU-Haushalt 2014-2020 von etwa 18 Prozent. Die nationale Förderung für die deutschen Beteiligten stammt zu rund 205 Millionen Euro aus dem BMBF, zu rund 32 Millionen Euro aus Sachsen und zu rund 2 Millionen Euro aus Thüringen. Die Ko-Finanzierung der beiden Freistaaten hat dort eine deutliche stärkere Beteiligung mobilisiert als in der Vorgänger-Initiative ENIAC im siebten EU-Forschungsrahmenprogramm.
Die Initiative soll mit inhaltlichen Erweiterungen im aktuellen EU-Forschungsrahmenprogramm Horizont Europa unter dem Namen „Key Digital Technologies“ (KDT) erneuert werden. Die Verhandlungen auf europäischer Ebene hierzu stehen vor dem Abschluss; offizieller Start soll spätestens im Januar 2022 sein.
Die Projekte mit deutscher Beteiligung 2021:
AI4CSM - Intelligente Elektroniksysteme für automatisierte Fahrzeuge und nachhaltige Mobilitätskonzepte: Ziel des Vorhabens AI4CSM ist die Entwicklung hochzuverlässiger elektronischer Komponenten und Systeme für automatisierte Fahrzeuge. Diese Technik soll neue digitale Anwendungen, Dienste und Geschäftsmodelle unterstützen, um den Übergang zur digitalen Wirtschaft zu beschleunigen.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007326/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/ai4csm
AI-TWILIGHT – KI-unterstützte Digitale Zwillinge für Beleuchtungsinfrastruktur in der Industrie 4.0: Ziel des Vorhabens ist es, die virtuelle und reale Welt zusammenzubringen, um Innovationen in Gebieten hervorzubringen, in denen die europäische Beleuchtungsindustrie wettbewerbsfähig ist. Hierzu wird untersucht, wie die Beleuchtungsinfrastruktur als Steuerelement für die Industrie 4.0 eingesetzt werden kann.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007319/de
DAIS - Elektroniksysteme für künstliche Intelligenz im Edge-Computing:
Im Projekt DAIS arbeiten die Partner daran, neue Prozessorkonzepte für das Internet der Dinge zu entwickeln. Ziel ist es, die effiziente, sichere und schnelle Verarbeitung großer Datenmengen von vernetzten Sensoren zu ermöglichen.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007273/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/dais
Energy ECS - Mikroelektronik für intelligente und energieeffiziente Mobilität von Morgen: Das Projekt entwickelt Technologien, die in einem ganzheitlichen Ansatz dazu beitragen, neue Mobilitätsanwendungen zu ermöglichen. Dazu arbeiten sieben deutsche mit 24 europäischen Partnerunternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette zusammen.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007247/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/energy-ecs
GaN4AP – Galliumnitrid für fortschrittliche Leistungselektronik: Das Projekt möchte das neuartige Material Galliumnitrid weiter für eine Vielzahl von Anwendungen qualifizieren und zudem das weniger erforschte Material Aluminium-Scandium-Nitrid weiter in Richtung Anwendungsreife bringen.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007310/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/gan4ap
HiEFFICIENT - Modulare, intelligente und hochintegrierte Wide-Bandgap-Leistungselektronik für sicheres und energieeffizientes elektrisches Fahren: Im Projekt HiEFFICIENT sollen neuartige, leistungsfähige Halbleiter, sogenannte Wide-Bandgap-Halbleiter, für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen erforscht werden – insbesondere Galliumnitrid. Acht deutsche Partner arbeiten hieran mit.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007281/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/hiefficient
ID2PPAC – Herstellungstechnologien und -prozesse für hochperformante 2-nm-Elektronik: Im Projekt werden die Halbleiter-Technologieknoten der nächsten Generation für integrierte Schaltkreise mit Strukturgrößen von zwei Nanometern entwickelt – um mit der Extrem-Ultraviolett-(EUV)-Lithographie an der Weltspitze zu bleiben.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007254/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/id2ppac
IMOCO4.E – Elektroniksysteme für intelligente Bewegungssteuerung in der Industrie 4.0: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Referenzplattform für die fortgeschrittene Industrieautomatisierung im Bereich von Maschinen und Robotik mit beweglichen Elementen, die auch sicheren Personenkontakt ermöglichen.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007311/de
MATQu – Materialien für Quantencomputing: Im Projekt soll eine europäische Lieferkette für Materialien und Prozesse für Quanten-Informationsspeicher, sogenannte Qubits, auf Festkörper-Basis etabliert werden, wie beispielsweise supraleitende Josephson-Kontakte. Ziel ist ein europäisches Ökosystem, das Festkörper-Qubits zur Anwendungsreife bringt.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007322/de
StorAIge - Eingebettete Datenspeicher für Mikrocontroller mit Künstlicher Intelligenz: Für die Implementierung neuronaler Netze und anderer Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) sind neue nichtflüchtige Speicherbausteine als Bestandteil von Mikroprozessoren notwendig. Im Fokus des Projekts steht die Optimierung des Datenflusses im System für eine verbesserte Rechenleistung und einen möglichst niedrigen Energieverbrauch.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007321/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/storaige
TRANSACT - Vertrauenswürdige dezentrale cyber-physische Systeme (CPS) für sicherheitskritische Anwendungen: Ziel des Projekts ist es, einen universell anwendbaren, zuverlässigen und ressourceneffizienten Dezentralisierungsansatz für sicherheitskritische cyber-physische Systeme (CPS) zu entwickeln. Diese Systeme sollen KI-Algorithmen aus der Cloud „hinzuschalten“ können, ohne Abstriche bei der Sicherheit zu machen.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007260/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/transact
TRANSFORM - Vertrauenswürdige europäische SiC-Lieferkette für energieeffiziente Leistungselektronik: Leistungselektronik, die auf Siliziumkarbid (SiC) basiert, gilt als Schlüsseltechnologie für die Elektrifizierung der Mobilität und für die effiziente Nutzung erneuerbarer Energien. Um die Anwendungsreife für eine breite Elektrifizierung herzustellen und Europa zum Marktführer für SiC-Materialien zu machen, zielt das Projekt auf die Entwicklung zuverlässiger SiC-Technologien auf allen Ebenen der Wertschöpfungskette ab.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007237/de
und https://www.elektronikforschung.de/projekte/transform
YESvGaN - Neuartige Prozesstechnologie für hocheffiziente und vielseitig einsetzbare Leistungstransistoren: Ziel des Projektes ist die Entwicklung neuartiger Leistungstransistoren, die eine verlustarme Schaltung hoher elektrischer Leistungen bei geringen Produktionskosten ermöglichen. Sie sollen insbesondere in der Elektromobilität eingesetzt werden und dort die Energie-Effizienz weiter erhöhen.
Weitere Informationen: https://cordis.europa.eu/project/id/101007229/de und https://www.elektronikforschung.de/projekte/yesvgan