Die zunehmende Digitalisierung und technologische Entwicklungen wie autonomes Fahren, Cloud-Computing, KI und Internet der Dinge stellen immer höhere Ansprüche an Mikrochips - sehr kleine elektronische Bauteile mit mikroelektronischen Halbleiterbauelementen.

Die Leistungsfähigkeit dieser Halbleiterbauelemente nimmt zu und gleichzeitig werden die Strukturen immer kleiner und filigraner.

Zu den führenden Unternehmen in der Halbleiterindustrie zählen u. a.: Intel, Samsung Electronics, Qualcomm, Broadcom, Nvidia, SK Hynix, AMD, Apple, STMicroelectronics und Texas Instruments.

Intel und Samsung gehören dabei zu den sog. IDMs (Integrated Device Manufacturer). Diese Unternehmen decken den gesamten Produktionsablauf (vom Design über die Fertigung bis hin zur Vermarktung) ab, während sich sog. Fabless-Unternehmen nur auf einen Produktionsschritt konzentrieren. Hierzu zählen beispielsweise Qualcomm, Broadcom, Nvidia und AMD, welche sich auf die Entwicklung (Design) spezialisiert haben.

In hochkomplexen Verfahren werden die designten Chips dann in Foundries (Auftragsfertiger) produziert. Das taiwanische Unternehmen TSMC zählt neben Samsung und GlobalFoundries zu den größten Auftragsfertiger.

Für die Produktion der hochmodernen Chips werden spezielle Anlagen benötigt. Das niederländische Chip-Maschinenbau-Unternehmen ASML nimmt hier eine Sonderstellung ein. Bisher können Chips der Strukturgröße ≤ sieben Nanometer nur mit EUV-Anlagen (Extrem Ultraviolettes Licht) von ASML hergestellt werden.

In sog. OSAT-Unternehmen (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) finden die Produktionsschritte Montage, Test und Verpackung statt. Zu den führenden Dienstleister in diesem Gebiet zählen Amkor Technology (USA) und ASE Technology (Taiwan). Aufgrund von niedrigeren Lohnkosten sind diese Backend-Werke häufig in Asien angesiedelt.

Der Halbleitermarkt kann ein großes Wachstum verzeichnen und wird mit hohen Investitionen gefördert. 2023 betrug der Umsatz in der Halbleiterindustrie weltweit 526,8 Mrd. $. Für 2025 wird der Umsatz weltweit auf 687,38 Mrd. $ prognostiziert.

Um unabhängiger von der Belieferung durch den asiatischen Raum zu werden, soll mit dem „Chips Act“ der Europäischen Kommission, die europäische Halbleiterproduktion angekurbelt werden. Mehr als 43 Milliarden Euro sollen bis 2030 in die Chipindustrie fließen und so soll der Anteil an der weltweiten Chipproduktion von heute zehn auf 20 Prozent verdoppelt werden.

Die Verkleinerung der Strukturgröße der Halbleiterbauelemente geht einher mit immer höher werdenden Ansprüchen an die Abreinigung kleinster Partikel. Mit unseren Megaschallsystemen  lassen sich Partikelgrößen bis 2 Nanometern sanft abreinigen.  

Quelle: Statista; Stand 12.04.2024

Die LIGA-Technik besteht aus den drei Verfahren Lithographie, Galvanik und Abformung. Insbesondere wenn Strukturen mit hohen Aspektverhältnissen benötigt werden, wird dieses Verfahren eingesetzt.

SONOSYS^® Megaschallsysteme verbessern LIGA-Prozesse

Beim Entwicklungsprozess von Mikrostrukturen mit hohem Aspektverhältnis werden mittels des Einsatzes von Megaschall und die hierbei auftretende Mikroströmung die Partikel vollständig herausgespült und die Entwicklungszeiten um Faktor 7 verkürzt.

Für fragile Strukturen kann die Tiefe der Strukturen um Faktor 2 vergrößert werden.

Quelle: El-Kholi, Straka (1998), FZK_LIGA_Report, S. 1

Die optische Industrie hat ihren Ursprung in Deutschland. Einer den bekanntesten Pionieren dieser Branche ist Carl Zeiss (1816-1888).

Obwohl die deutsche feinmechanische und optische Industrie im Jahr 2019 einen Umsatz von 74 Mrd. Euro erwirtschaftete, zählt sie eher zu den heimlichen Champions der deutschen Wirtschaft.

Die optische Industrie beschäftigt sich mit der Herstellung feinmechanisch-optischer Produkte. Dazu zählen Laser für Industrie- und Medizintechnik, Messsysteme, Mikroskope, Sensoren, Glasfaser-Produkte und LED-Leuchten.

Sauberkeit und Präzision sind hier von entscheidender Bedeutung.

Zur Abreinigung von beispielsweise Polierpaste und/oder größerer Partikel eignen sich insbesondere unsere Systeme im Frequenzbereich 400 und 600 kHz.

Hierbei kommen Tauchschwinger, Transducer-Platten und Düsensysteme zum Einsatz.

Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, Wirtschaftsbranchen Feinmechanik und Optik