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Europäische Partner bauen eine effiziente Pilotproduktionslinie für photonische Chips.

Die Photonik ist eine aufstrebende Technologie mit einem potenziellen Multitrillionenmarkt. Innovative kleine und mittlere Unternehmen (KMU) stehen bei dieser Entwicklung an vorderster Front, aber die Kosten für Forschung und Entwicklung stellen zum Teil unüberwindliche Hürden dar. Deshalb gründen 12 Partner aus Nordwesteuropa eine Open-Access-Pilotlinie, die Kosten und Zeit für die Pilotproduktion neuer Produkte drastisch reduzieren wird. Diese neue Einrichtung wird der Inkubator von unzähligen neuen Unternehmen und Tausenden von Arbeitsplätzen sein. Das 14-Millionen-Euro-Projekt „OIP4NWE“ wird im Programm Interreg NWE vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung unterstützt und hatte diese Woche seine Kick-off-Veranstaltung in Eindhoven.

Die Funktion der Photonik ist ähnlich wie die der Elektronik, aber anstelle von Elektronen verwendet sie Licht (Photonen) als treibende Kraft. Sie verbraucht viel weniger Energie, ist schneller und eröffnet eine Fülle neuer Möglichkeiten. Eines der Hauptprobleme, welches die Photonik lösen wird, ist der stark steigende Energieverbrauch von Rechenzentren, da photonische Mikrochips viel weniger Energie verbrauchen als ihre elektronischen Vorgänger. Ein weiteres Beispiel ist ein hochpräzises Überwachungssystem für Flugzeugflügel, Brücken oder hohe Gebäude.

Nach zwei Jahrzehnten der Grundlagenforschung in diesem Bereich der Photonik starten nun die ersten Unternehmen, Photonische Integrierte Schaltungen (Photonic Integrated Circuits, PICs) herzustellen. Ein Haupthindernis hierbei sind die hohen Kosten für Forschung und Entwicklung. Die PIC-Produktion erfordert nicht nur teure High-Tech-Geräte, die in Reinräumen installiert sind, sondern auch die Produktionsprozesse weisen derzeit noch eine hohe Fehlerquote auf und sind zu langsam. Dies war für die Grundlagenforschung machbar, nicht aber für die kommerzielle Forschung. Die technologische Einsatzbereitschaft, die von TRL 1 bis 9 reicht, muss vom aktuellen TRL 4 auf TRL 7 angehoben werden.

Das neue Projekt unter der Leitung der Photonik-Hochburg Eindhoven University of Technology (in Zusammenarbeit mit dem Photonic Integration Technology Center) umfasst die Realisierung einer effizienten Open Access-Pilotproduktionslinie zur gemeinsamen Nutzung durch europäische KMU. Es sollte die Fehlerquote in der Pilotproduktion verringern und die Durchlaufzeit verkürzen. Alles in allem wird dies zu einer Kostensenkung führen, die die Schwelle für die Entwicklung neuer photonischer Produkte deutlich senkt.

Der Frontend-Prozess (Herstellung von PICs auf Indiumphosphid-Wafern) wird in der bestehenden Reinraumanlage NanoLab@TU/e der Universität Eindhoven realisiert. Die PICs verschiedener Unternehmen werden auf einem Wafer zusammengefasst, um die Kosten niedrig zu halten. Der Backend-Prozess wird an der Vrije Universiteit Brussel (Optiken für Strahlformung und Lichtkupplung) und am Tyndall National Institute in Cork, Irland (Montage von Glasfaserverbindungen und Elektronik im Gehäuse) durchgeführt. Alle Schritte erfordern nanoskalige Präzision, um Produktfehler zu vermeiden.

Die erste Phase des Projekts ist die Installation der Ausrüstung. Die zweite Stufe konzentriert sich auf die Automatisierung der Anlagen, während die dritte Stufe intensive industrielle Forschung zusammen mit den Anlagenherstellern zur Optimierung und Entwicklung neuer Verfahren beinhaltet. Die Anlage soll 2022 vollständig in Betrieb sein. Um die Erstakzeptanz durch die KMU zu fördern, wird ein Gutscheinprogramm für externe KMU eingerichtet. Weitere Beteiligte sind die Unternehmen AIXTRON SE (Deutschland), SMART Photonics, VTEC Lasers & Sensors, Technobis Fibre Technologies (alle Niederlande), mBryonics Limited (Irland) und Oxford Instruments Nanotechnology Tools (Großbritannien) sowie Photonics Bretagne (Frankreich), Cluster NanoMikroWerkstoffePhotonik.NRW (Deutschland) und Photon Delta Cooperatie (Niederlande).

Das Projekt hat ein Gesamtbudget von 13,9 Millionen Euro. Davon finanziert die EU 8,3 Millionen, der Rest kommt von den beteiligten Parteien.

Cluster NMWP.NRW

Der Landescluster NanoMikroWerkstoffePhotonik.NRW handelt im öffentlichen Auftrag mit Sitz in Düsseldorf und entstand 2009 im Rahmen der Exzellenzinitiative der nordrhein-westfälischen Landesregierung zur Stärkung der Position NRWs in den Bereichen...more...