Gemeinsam Technologien für die Mobilität der Zukunft entwickeln
Professuren Schaltkreis- und Systementwurf sowie Smart Systems Integration der TU Chemnitz werden im Rahmen des Projektes „Future Mobility“ mit 2,044 Millionen Euro gefördert
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Beim Kick-Off-Treffen des Verbundprojektes „Future Mobility“ trafen sich Projektpartnerinnen und -partner an der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Foto: Future Mobility -
In der dreijährigen Laufzeit wird das Vorhaben mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Freistaates Sachsen gefördert.
Die Technische Universität Chemnitz (TUC) ist Partnerin des Forschungs- und Entwicklungsprojektes „Grüne Mobilität ‚made in Saxony‘ – Innovative Lösungen für zukunftsweisende Automobil- und Industrieanwendungen (Future Mobility)“, das bis 2026 mit rund 17,7 Millionen Euro durch die Europäische Union und den Freistaat Sachsen über die „Sächsische Aufbaubank – Förderbank“ gefördert wird. Davon fließen 2,044 Millionen Euro an die Professur Schaltkreis- und Systementwurf (Leitung: Prof. Dr. Ulrich Heinkel) sowie an die Professur Smart Systems Integration (Leitung: Prof. Dr. Harald Kuhn) der TUC.
Beteiligt sind neben den beiden Professuren der TUC die Dresdner Unternehmen Infineon Technologies Dresden GmbH & Co. KG, die Fabmatics GmbH, die SYSTEMA Systementwicklung Dipl.-Inf. Manfred Austen GmbH, die LEC GmbH aus Eibenstock sowie die weiteren Forschungspartner Technische Universität Dresden, Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, Westsächsische Hochschule Zwickau, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS (Dresden) sowie Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS (Dresden). Die Kooperationspartnerinnen und -partner erarbeiten unter der Federführung von Infineon Dresden innovative Lösungen für Mikrocontroller und Leistungshalbleiter von ersten Produktideen bis zur Hochvolumenfertigung. Die Arbeiten im FuE-Verbund beinhalten unter anderem die Entwicklung effizienter Verfahren für das Design von Mikrocontrollern, neue Produkt- und Technologieentwicklungen für Leistungshalbleiter sowie Prozessinnovationen für eine effiziente Hochvolumenfertigung. Zudem adressieren die Projektpartnerinnen und -partner auch Themen, wie die digitale Transformation und die künftige Gestaltung menschenzentrierter Arbeitsplätze in einer Hochvolumenfertigung. Die Ergebnisse für grüne Mobilität „made in Saxony“ sollen in künftige Automobil- und Industrieanwendungen einfließen.
An der Professur Schaltkreis- und Systementwurf der TUC liegt der Forschungsschwerpunkt in der Entwicklung neuartiger modellbasierter Methoden (Ansätze aus dem Model-Based Systems Engineering, kurz: MBSE) für die Anwendung im Schaltkreistest. Diese sollen es ermöglichen, den Test durch formal abstrahierende, modulare und wiederverwendbare Blöcke rechnergestützt zu beschreiben. Eine Kopplung mit der Entwurfsbeschreibung des zu testenden Halbeiters in einer sogenannten Hardware-Entwurfssprache erlaubt das Nachverfolgen von Anforderungen über den gesamten Entwicklungsprozess des Chips. Ziel ist es, aus dem MBSE-Modell mit den verknüpften Anforderungen Testprogramme für spezifische Schaltkreistestsysteme zu generieren und diese in einer Offline-Umgebung zu verifizieren. Letztlich soll so die Testprogrammentwicklung von Halbleitern beschleunigt, die Testredundanz minimiert und eine Verbesserung der Testabdeckung erzielt werden.
„Insbesondere um bei den heutigen kurzen Entwurfszyklen in einem globalen Halbleiter-Markt Schritt halten zu können, bedarf es neuartiger Methoden für den gesamten Entwicklungsfluss von integrierten Schaltkreisen. Der Bereich Schaltkreistest ist dabei besonders wichtig. Im Projekt Future Mobility haben wir als Professur die Gelegenheit, zusammen mit Infineon Dresden industrienah neue Methoden zu entwickeln. Diese können wir an den Professur-eigenen Schaltkreistestsystemen evaluieren und die Ergebnisse in unseren Lehrveranstaltungen den Studierenden näherbringen. Dadurch leisten wir einen wesentlichen Beitrag für die industrie- und praxisnahe Ausbildung der Testingenieure von morgen“, sagt Prof. Dr. Ulrich Heinkel, Inhaber der Professur Schaltkreis- und Systementwurf.
Die Professur Smart Systems Integration der TUC treibt mit Hilfe modernster Machine-Learning-Methoden die Entwicklung innovativer Mikro- und Nanosysteme im Demonstrator- und Prototypenbereich voran. Eine besondere Herausforderung besteht dabei in der begrenzten Verfügbarkeit von Forschungsdaten, weshalb die Modelle durch Experten- und Domainwissen ergänzt werden. Dieser Ansatz führt zur Schaffung von wissensbasierten Modellen für Einzelprozesse und Prozessketten, die wiederum eine beschleunigte Entwicklung und eine optimierte Produktion ermöglichen.
Die Anwendung von wissensbasierten Modellen erstreckt sich auch auf die Massenfertigung, wo sie dazu beitragen, die Vorhersage von Prozessergebnissen zu verbessern, Abweichungen frühzeitig zu erkennen und entscheidende Einflussgrößen zu identifizieren. Exemplarisch wird dies in Zusammenarbeit mit Infineon Dresden im Rahmen des Chemisch-Mechanischen Planarisierungsprozesses (CMP) demonstriert. Dieser Prozess zeichnet sich durch ein hochkomplexes Zusammenspiel chemischer und mechanischer Effekte aus, das bisher nur begrenzt modelliert werden konnte.
Symbolisch überreichte bereits am 28. November 2023 Martin Dulig, Staatsminister für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr des Freistaats Sachsen, in Dresden die Fördermittelbescheide an die Projektpartnerinnen und -partner. Er sagte: „Die Arbeiten der Verbundpartner im gemeinsamen Forschungsvorhaben sind wichtige Bausteine für die nächsten Innovationen ‚made in Saxony‘. Die Projektergebnisse werden die Basis für zukunftsweisende Produkte sein, die die Lebensqualität der Menschen verbessern und einen Beitrag zum Erreichen der Klimaziele leisten.“
Das erste Projekttreffen aller Verbundpartnerinnen und -partner erfolgte einen Tag später am 29. November 2023 in Zwickau. Dort wurden organisatorische Dinge sowie die komplexen Inhalte der Arbeitspakete und erste konkrete Schritte innerhalb der verschiedenen Arbeitsgruppen auf Arbeitsebene besprochen.
Hintergrund: EFRE-Technologieförderung
In der dreijährigen Laufzeit wird das Vorhaben mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Freistaates Sachsen gefördert. Die Mittel stammen aus der sächsischen EFRE-Technologieförderung 2021 bis 2027 für Vorhaben zur Forschung und Entwicklung (FuE) an neuen Produkten und Verfahren. In FuE-Verbundprojekten unterstützt der Freistaat die Zusammenarbeit kleiner und mittlerer sächsischer Unternehmen (KMU) mit anderen Unternehmen, Forschungseinrichtungen oder Hochschulen in Sachsen.
Weitere Informationen erteilen Prof. Dr. Ulrich Heinkel, Professur Schaltkreis- und Systementwurf, Telefon +49 (0)371 531-24310, E-Mail ulrich.heinkel@etit.tu-chemnitz.de, sowie, Prof. Dr. Harald Kuhn, Professur Smart Systems Integration, Telefon +49 (0)371 531-33009, E-Mail harald.kuhn@zfm.tu-chemnitz.de
Mario Steinebach
07.12.2023
