Halbleitertechnologie ebnet den Weg in eine vernetzte Zukunft

Mikrochips sind teilweise nur wenige Millimeter groß – und dennoch allgegenwärtig. „Sie stecken in ziemlich jedem elektrischen Haushaltsgerät“, sagt Zaczek. Im Staubsauger, im Geschirrspüler, in der Kaffeemaschine. Endgeräte wie Smartphones, Computer oder Tablets würden ohne die kleinen Mikroprozessoren nicht funktionieren. Und technologische Innovationen wie die Automatisierung, KI oder autonomes Fahren wären ohne sie undenkbar.

Die Welt verlangt also nach immer mehr Rechenleistung. Die Chipindustrie muss sie liefern. Und das schon seit Jahrzehnten. Gordon Moore hat einmal geschrieben, dass sich die Anzahl der Transistoren pro Fläche auf einem Wafer – und damit die Rechenleistung des Chips – etwa alle zwei Jahre verdoppele. Das war 1965 und ging als sogenanntes Mooresches Gesetz in die Geschichte ein. Dass es noch immer gilt, hätte der Ingenieur und Unternehmer damals selbst nicht für möglich gehalten. Doch ZEISS und besonders auch der strategische Partner ASML haben es mit ihren Lösungen möglich gemacht. 

Der für dieses Herzstück der neuesten EUV-Generationen verwendete Spiegel hat einen Durchmesser von über einem Meter und wiegt mehrere Hundert Kilogramm. Außerdem wird er so glatt poliert, dass die größte Unebenheit kleiner ist als ein Atom. Wäre der Spiegel Deutschland, wäre die höchste Erhebung, die Zugspitze, keine 2.962 Meter, sondern nur einen Zehntel Millimeter hoch. Die Sensoren und Aktuatoren der Projektionsoptik arbeiten derart präzise, dass ein reflektierter Laser einen Golfball auf dem Mond treffen könnte.

Derartige Größenordnungen in der Fertigung schaffen Rechenleistung, durch die Innovationen wie KI erst möglich werden. Gerade dann, wenn diese Technologien für jeden zugänglich und nutzbar sein sollen, wie es bei KI bereits der Fall ist. Mikrochips sind so gesehen der Wegbereiter für KI – und diese verändert gerade die Welt. Aber welche Möglichkeiten ergeben sich daraus? „Das lässt sich schwer vorhersagen“, sagt Christoph Zaczek, „aber immerhin bereits absehen“. Als Beispiel nennt er autonomes Fahren: „Ich habe meinem Auto heute Morgen gesagt, wo ich hin möchte – und es hat mir den Weg hierher nach Stuttgart verraten. Es wird nicht mehr lange dauern, bis es mich in Deutschland eigenständig ans Ziel fahren wird. An manchen Orten auf der Welt ist das bereits möglich.“

Die nächsten großen Schritte deuten sich bereits an: Durch photonische Schaltkreise beim Zusammenfügen von Chips lässt sich etwa die Leistungsfähigkeit steigern, während zeitgleich der Energiebedarf sinkt. „Das ist auch unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit wichtig“, sagt der 57-Jährige. Schließlich erfordere viel Rechenleistung bisher auch einen enormen Energiebedarf.

Um bei dem Tempo Schritt halten zu können, geht ZEISS die Entwicklung systematisch an. „Wir denken heute bereits über Produkte nach, die in zehn oder 20 Jahren relevant sein könnten. Diese Langfristigkeit ermöglicht uns der Stiftungsgedanke von ZEISS“, erklärt Christoph Zaczek. Dazu zählt auch, dass ZEISS rund 15 Prozent des Umsatzes in Forschung und Entwicklung investiert. In der Umsetzung spricht er schließlich von einem so genannten Roadmapping: „Wir beobachten den dynamischen Halbleitermarkt, sprechen mit Kunden und unseren strategischen Partnern, evaluieren deren Bedarfe. Daraus leiten wir unsere Produktroadmaps ab“, sagt der Wissenschaftler.