Mikroelektronik und Photonik sind systemrelevant, da diese in Deutschland Zukunftsfelder wie Kommunikation, Künstliche Intelligenz, Industrie 4.0, Mobilität und Quantentechnologien stärken. Gerade mit der Fokussierung auf die photonisch-elektronische Integration besteht große Chancen für Deutschland, mit der Photonik in der Mikroelektronik aufzuholen und Weltmarktführer zu werden.
Autoindustrie in Abhängigkeit der Halbleiter
Doch derzeit zeigt der Halbleitermangel die Abhängigkeit der deutschen Industrie und die Herstellung Millionen von Fahrzeugen ist gefährdet. In unserer globalisierten und kurz getakteten Just-in-Time-Produktion wurde aufgrund der Profitabilität ein gewisser Teil an Flexibilität weggegeben, worunter derzeit die Autoindustrie zu leiden scheint. Autos haben heute sehr viele Steuergeräte und benötigen dazu unzählige Computerchips. Computerchips, deren Verfügbarkeit von derzeit wackeligen Lieferketten, geopolitischen Konflikten aber auch Auswirkungen der Pandemie leidet, so dass Auto-Hersteller ihre Produktion nicht im vollen Umfang aufrecht erhalten können. Für die Produktion von Halbleitern sind neben vielen Hundert Zulieferern und begehrten Rostoffen auch der Transport um die ganze Welt notwendig. Hinzu kommt, dass Autobauer ihre Zulieferer unter immensen Preisdruck setzen.
„Die systemrelevante Chip-Industrie hat Auswirkungen auf die gesamte Volkswirtschaft. Die aktuelle Krise in der Autoindustrie zeigt, wie hoch die Abhängigkeit unserer Industrie von Halbleiterherstellern in Asien und USA ist“, erläutert der VDE. Im neuen Positionspapier „Hidden Electronics II“ analysieren die Technologieexperten den Status Quo der Mikroelektronik und zeigen, wie Deutschland/Europa seine technologische Souveränität erlangen kann – wenn der politische Wille da ist.
Der Chipmangel zeigt die Abhängigkeit vieler Branchen unserer Industrie, aber auch neue Chancen. Großes Potential für den Industriestandort Deutschland/Europa sieht der VDE in der photonisch-elektronischen Integration, dem Zusammenwachsen der Elektronik und Photonik. Denn ohne Photonik, also der optischen Kommunikation, läuft zukünftig weltweit nichts mehr: Durch die intelligente Integration von Elektronik und Photonik sind Anwendungen wie Internet of Things, Industrie 4.0, Autonomes Fahren oder Quantentechnologien überhaupt erst möglich. Die Mikroelektronik benötigt die Photonik in der Prozessortechnologie, der Datenkommunikation und der Sensorik als notwendige Ergänzung. Beide Technologien sind damit systemrelevant für den Wirtschaftsstandort Deutschland und Europa. Für Deutschland und Europa ist das Zusammenwachsen dieser beiden Disziplinen eine große Chance.
Japan macht es vor
Derzeit belegt Deutschland in der Photonik nach China, Japan und den USA Platz vier im internationalen Vergleich, und diese Position gilt es für die Mikroelektronik zu nutzen. Allerdings fehlt es Deutschland und Europa an Weitsicht, moniert der VDE. „Die Japaner haben einen 5-Jahresplan für fortschrittliche optische Übertragungstechniken EXAT aufgelegt, den sie durchziehen, um ihre starke Position in der der Photonik und Elektronik auszubauen und ihre Industrie fit für die Zukunft zu machen“, so Prof. Christian Schäffer, Autor VDE Positionspapier. Der VDE fordere deshalb eine abgestimmte Industriestrategie für die Fertigung photonisch-elektronisch integrierter Mikrochips in Europa: „Wichtig ist es jetzt, Halbleiterhersteller für eine Volumenproduktion zu stärken. Deutschlands Industrie ist weltweit führend in der Leistungselektronik und in der Sensorik und verfügt über eine starke Position in der Photonik. Die intelligente Kombination der Schlüsseltechnologien bietet unserer Industrie die Chance, Weltmarktführer zu werden.“ Die Forderung des VDE an die Politik: Bessere steuerliche Förderung von Forschung und Entwicklung, eine angemessene Senkung der bei der Produktion anfallenden hohen Strom- und Wasserkosten, die Sicherstellung von Planungssicherheit von zukünftigen Produktionskosten sowie eine finanzielle Anschubförderung von Produktionsansiedlungen. „Sind wir in der photonisch-elektronischen Integration stark, hat unsere Industrie einen ganz anderen Verhandlungsspielraum auf einem globalisierten Weltmarkt“, so die Empfehlung des VDE, der die geopolitische Lage zunehmend schwieriger einschätzt.
Kooperationen fördern Jobmotor KMU
Um den Wirtschaftsstandort zu fördern, regen die VDE Experten weiter an, neue Kooperationsmodelle mit den führenden Halbleiterherstellern zu entwickeln, die insbesondere auch den Jobmotor Mittelstand und Forschungseinrichtungen befähigen, ihre innovativen Entwicklungen auf Basis aktueller Spitzentechnologien durchführen zu können. So könnte der Ausbau von Prototyping und Kleinserien-Fertigungskapazitäten die Markteinführung von Forschungsergebnissen beschleunigen. Werden die großen Herausforderungen vor allem in der Mikroelektronik gelöst, sind die Voraussetzungen für eine internationale Führungsrolle in der photonisch-elektronischen Integration hervorragend – gerade in Zukunftsfeldern wie Kommunikation, Industrie 4.0 und Mobilität, in denen Deutschland traditionell tonangebend war und ist.
Milliardenmarkt Photonik bringt Höchstgeschwindigkeit in die digitale Welt
Für die Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft ist die effiziente Informationsverarbeitung, -verteilung und -speicherung ausschlaggebend. Integrierte photonische Transceiver bieten gegenüber elektronischen Transceivern ein enormes Verbesserungspotenzial, was die erreichbare Datenrate, Reichweite, Energieeffizienz und Kompaktheit angehen. So erlauben integriert-optische Sensoren räumliches Sehen mit besserer Auflösung und zu niedrigeren Kosten als konventionelle Lösungen. Allein der Markt für Siliziumphotonik-Komponenten wird auf 3,5 Mrd. USD im Jahr 2025 geschätzt. (dj)
