Elektrotechnik und Informationstechnik

Schnell, schneller, Lichtgeschwindigkeit – eine Eigenschaft modernster Datenkommunikation und der Grund, warum eine Physikerin ihren Weg in die Elektrotechnik fand.

Rebecca ist Physikerin und arbeitet seit 2020 als Reinraumingenieurin am Institut für Integrierte Photonik der RWTH Aachen. Hier gibt sie einen exklusiven Einblick in ihren Berufsalltag.

Die Berufsorientierung ist für Schülerinnen und Schüler oft eine Herausforderung. Rebecca, wie hast du deinen Weg gefunden?

„Schon in der Grundschule haben mich die MINT-Fächer am meisten interessiert und begeistert. Einem engagierten und motivierten Physiklehrer in der Oberstufe habe ich es zu verdanken, dass ich statt Mathe und Physik auf Lehramt ein reines Physikstudium begonnen habe. So wollte ich mir später alle Optionen offen halten. Bei meiner Bachelorarbeit habe ich mich dann in die Forschung ‚verliebt‘ und bin ihr treu geblieben.“

Photonik ist die technische Beherrschung des Lichts, das viele faszinierende Eigenschaften hat. Du arbeitest im Fachbereich Elektrotechnik: Was kann man sich unter photonisch-elektronischer Integration vorstellen?

„Elektronische Mikrochips sind sicher den meisten ein Begriff. Die integrierte Photonik beschäftigt sich nun damit, diese Funktionalitäten auf photonischen Mikrochips zu implementieren, wobei statt elektrischer Signale photonische Signale geleitet, manipuliert und gemessen werden. Die beiden Mikrochips können auch kombiniert oder integriert werden, um die besten Eigenschaften beider Technologien zu nutzen.“

Eine Personenschleuse führt in den Reinraum. Zum Schutz der empfindlichen Mikrochips trägt Rebecca abriebfeste Arbeitskleidung.

Der Reinraum bietet eine kontrollierte Umgebung für spezielle Fertigungsprozesse, wie die Herstellung photonisch integrierter Schaltkreise auf Computerchips. Welche Bedingungen sind dafür im Reinraum erforderlich und warum?

„Besonders wichtig ist natürlich die extrem partikelarme Umgebung, denn schon kleinste Staubkörner, die während des Herstellungsprozesses auf einen Mikrochip gelangen, können dessen Funktionalität beeinflussen. In unserem Reinraum haben wir zum Beispiel nur 100.000 Partikel größer als 0,1 Mikrometer pro Kubikmeter, in der normalen Umgebungsluft sind es 150 bis 1000 Mal mehr. Auch die relative Luftfeuchtigkeit und die Temperatur im Reinraum werden streng überwacht und konstant gehalten, da die Prozesse der Chipherstellung sehr sensibel sind.“

Rebecca arbeitet am Die-Bonder mit Flip-Chip-Technologie: Damit die Chips richtig funktionieren, müssen sie zusammengestellt und miteinander verbunden werden. Das Design und die Herstellung dieser Verbindungen werden als Packaging bezeichnet.

Die photonisch-elektronische Integration ist eine Schlüsseltechnologie der Digitalisierung. Sie begegnet der Herausforderung, dass auf dem Weg zu einer neuen Informationsgesellschaft immer mehr Daten transportiert und verarbeitet werden müssen. Wie genau trägt diese Technologie zur Lösung des Problems bei?

„Die Glasfasertechnologie ist den meisten sicherlich aus dem Alltag bekannt. Ihre Vorteile bei der Datenübertragung liegen vor allem in der Geschwindigkeit, aber auch in der Energieeffizienz gegenüber der Kupfertechnologie. Wir nutzen das gleiche Prinzip, nur miniaturisiert auf einem Chip. Es heißt dann zwar nicht mehr Glasfaser, sondern Wellenleiter – aber das Grundprinzip ist das gleiche!
Der Vorteil der Photonik in der Datenkommunikation, egal ob über große Entfernungen als Glasfaserkabel oder miniaturisiert in Chips für Rechenzentren, liegt also in der Geschwindigkeit: Schneller als mit Lichtgeschwindigkeit werden wir wohl in absehbarer Zeit nicht werden. Auch die Parallelisierbarkeit ist ein klarer Vorteil: Verschiedene Signale können in unterschiedlichen Wellenlängen oder Polarisationen parallel übertragen werden.“

An welchen zukunftsweisenden Entwicklungen ist das Institut für Integrierte Photonik beteiligt? Welche Projekte findest du besonders spannend?

„Wir haben sehr viele spannende Projekte und meine Rolle hat den Vorteil, dass ich im Prinzip in alle diese Projekte involviert bin. Zwei Projekte sind im Hinblick auf solche Zukunftstechnologien sicher besonders spannend.
Im Cluster ML4Q sind wir an der Entwicklung eines Quantencomputers beteiligt. Die Bedeutung dieser Technologie z.B. im Bereich der Quantenkryptographie und des Supercomputings ist wahrscheinlich vielen bekannt. Unsere konkrete Aufgabe in diesem Projekt ist die Realisierung einer besonders effizienten photonischen Schnittstelle zwischen Spin-Qbits.
Im Cluster NeuroSys arbeitet das IPH an einem physikalischen neuronalen Netz, das auf photonischen Neuronen basiert. Es handelt sich also um eine photonische KI. Aufgrund der Größe solcher auf Chips integrierten neuronalen Netze handelt es sich jedoch weniger um eine KI wie Chat GPT, sondern vielmehr um hochspezialisierte und trainierte Netze, die in Rechenzentren durch ihre enorme Geschwindigkeit punkten.“

Rebeccas Büro bietet Raum für dynamische Workflows und kreative Ideenfindung.

Wie sieht dein typischer Arbeitstag aus?

„Im Alltag arbeite ich teilweise sehr anwendungsorientiert direkt in der Chipfertigung an den Anlagen und schule auch andere Mitarbeiter in der Anwendung. Gleichzeitig besteht ein großer Teil meiner Arbeit aber auch aus der Konzeption neuer Fertigungsprozesse, der Beratung meiner Kolleginnen und Kollegen als Expertin für Reinraumtechnik, wissenschaftlichen Recherchen und viel Koordination von z.B. Wartungsarbeiten. Darüber hinaus trage ich Führungsverantwortung für mein kleines Reinraumteam, das aus einem festen Mitarbeiter und mehreren Studierenden besteht. Auch die Betreuung von Abschlussarbeiten gehört für mich dazu.“

Was bedeutet für dich Work-Life-Balance?

„Work-Life-Balance ist mir sehr wichtig. Für mich persönlich liegt der Schwerpunkt wirklich auf der Balance. Letzten Herbst hatte ich das Privileg, Mutter einer wunderbaren Tochter zu werden, die natürlich mein Ein und Alles ist. Gemeinsam mit meinem Partner haben wir uns entschieden, Betreuungs- und Erwerbsarbeit 50:50 aufzuteilen. Für mich ist das die perfekte Lösung und das Beste aus beiden Welten: Das Spielen und Entdecken mit meiner Tochter macht mir unheimlich viel Spaß und erdet mich, während mein Job mir hilft, rauszukommen und mich auch mal auf intellektuelle Themen abseits der Babyblase konzentrieren und einlassen zu können.“

Befindest du dich in der Phase der beruflichen Orientierung? Bleib dran und lass dich von weiteren Einblicken in den Berufsalltag von Hochschulangehörigen der RWTH Aachen inspirieren. Besuche auch unsere Website und informiere dich über unser Studienangebot.