Elektrotechnik und Informationstechnik

Künstlerische Visualisierung eines gestapelten Chips in Form eines Wolkenkratzers. © TU Dresden / cfaed

Professor Max Lemme ist Co-Sprecher des neuen DFG-Sonderforschungsbereichs „Active-3D“. Ziel ist die weitere Leistungssteigerung von Mikrochips, indem das bislang ungenutzte Volumen über der Chipfläche in die Funktion integriert wird.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert mit dem neuen Sonderforschungsbereich/Transregio (SFB/TRR-404) Zukunftsweisende Elektronik durch aktive Bauelemente in drei Dimensionen (Active-3D) ein wegweisendes Forschungsprojekt, das die Miniaturisierung in der Mikroelektronik in eine neue Phase führen will. Mit Professor Max Lemme, Inhaber des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente an der RWTH Aachen University, ist ein renommierter Wissenschaftler der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik als Co-Sprecher an zentraler Stelle beteiligt. Gemeinsam mit Professor Thomas Mikolajick von der TU Dresden koordiniert er das Verbundprojekt, an dem mehrere Universitäten und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen beteiligt sind.

Das Ziel des Sonderforschungsbereichs: Die dritte Dimension elektronisch nutzbar machen. Während herkömmliche Chips vor allem in der Fläche optimiert wurden, soll nun auch das darüber liegende Volumen – also der Bereich der sogenannten Metallisierungsebene (Back-End of Line, BEOL) – für aktive Bauelemente, die Logik- und Speicherfunktionen sowie schaltbare Verbindungen ermöglichen, erschlossen werden. Auf Basis neuer Materialien werden innovative Bauelemente entwickelt und in Schaltungen und Systeme integriert, die Verbesserungen in Bezug auf die Schlüsselindikatoren Leistung, Verarbeitungsgeschwindigkeit und Fläche versprechen. Material, Technologie und Schaltkreise werden im Rahmen des Technologie-Design-System-Co-Entwicklungsansatzes gleichzeitig neu entwickelt. Dadurch ist es möglich, Funktionalitäten über das bisher der passiven Verdrahtung vorbehaltene Volumen zu verteilen und somit das gesamte Volumen des Chips auszunutzen. So könnten völlig neue 3D-Elektroniksysteme entstehen, die nicht nur leistungsfähiger, sondern auch energieeffizienter und kompakter sind.

„Mit dem TRR ‚Zukunftsweisende Elektronik durch aktive Bauelemente in drei Dimensionen (Active-3D)‘ wird Deutschland und Europa in der Mikroelektronik-Grundlagenforschung gestärkt“, erklärt Professor Mikolajick. „Die involvierten Forscher:innen an den verteilten Standorten ergeben zusammen eine optimale Voraussetzung für das Erforschen der Nutzung des gesamten Volumens eines Chips für aktive Bauelemente.“

Bereits mit dem Auftakt des Großprojekts ist ein schlagkräftiges Netzwerk, das an der Spitze der internationalen Elektronikforschung mitwirkt, entstanden. Zu den Partnern zählen das Forschungszentrum Jülich, die AMO GmbH, die NaMLab gGmbH, das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle und die Ruhr-Universität Bochum. Das Format des Sonderforschungsbereichs/Transregio ermöglicht eine enge, standortübergreifende Zusammenarbeit. Die RWTH und die TU Dresden teilen sich die wissenschaftliche Verantwortung und bringen jeweils komplementäre Schwerpunkte ein. Darüber hinaus werden Nachwuchswissenschaftler:innen weiterer Hochschulen und außeruniversitärer Forschungseinrichtungen eingebunden. Rund 15 Promotions- und Postdoc-Stellen sind bereits besetzt, eine weitere Stelle ist noch ausgeschrieben. Im Projektverlauf sollen weitere Stellenangebote folgen.

Offene Stellenanzeigen werden auf der Homepage des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik zu finden sein.