Ob automatisierte Fahrzeuge oder Flugzeuge, ob Industrie 4.0 oder private Smarthomes, ob Computer oder Küchengeräte, Infrastruktur, Raumfahrt oder Cloud-Lösungen – Halbleiter halten heute die Welt in Bewegung. Rund eine Billion dieser Mikrochips werden jährlich hergestellt. Laut einer Umfrage der Europäischen Kommission rechnet die Industrie allein bis 2030 mit einer Verdopplung des Bedarfs. Mikrochips müssen also in immer größeren Stückzahlen immer schneller produziert werden. Gleichzeitig werden sie immer kleiner, leistungsfähiger und damit komplexer. Während vor zehn Jahren ein fingernagelgroßer Chip noch rund 500 Millionen integrierte Schaltkreise zählte, sind es heute 500 Milliarden. Rund alle zwei Jahre verdoppelt sich die Komplexität.

Wie Beeinträchtigungen in den globalen Halbleiter-Lieferketten ganze Wirtschaftszweige nahezu lahmlegen können, hat sich in der Folge der Coronapandemie nachdrücklich gezeigt. Mit Auswirkungen bis in die Gegenwart. Die Europäische Kommission hat darum mit dem „European Chips Act“ anspruchsvolle Vorgaben für die europäische Halbleiterentwicklung und -produktion definiert. Er soll Europas Wettbewerbsfähigkeit, Unabhängigkeit und Resilienz in diesem Bereich stärken. Als marktführender Anbieter von Strahlenmesslösungen für die Produktionskontrolle spielt HENSOLDT für die Halbleiterfertigung eine wichtige Rolle.

Der niederländische Konzern ASML zählt zu den weltweit führenden Ausrüstern von Halbleiterproduzenten und ist derzeit Europas höchstbewertetes Techunternehmen. Als einziges Unternehmen beherrscht ASML die sogenannte EUV-Lithografie. Dabei werden die Halbleiter mit extrem ultraviolettem Licht (EUV) belichtet.

Ermöglicht wird dies durch innovative Sensortechnologie von HENSOLDT. Seit 2012 wird in Oberkochen ein Verfahren entwickelt und in Serie produziert, ohne das eine moderne EUV-Anlage nicht funktionieren könnte: Unter der Bezeichnung „Final Focus Metrology“ (FFM) sorgt diese Technologie dafür, dass der für die Erzeugung des extrem ultravioletten Lichts notwendige Laser mit höchster Präzision gesteuert wird. Optoelektronisch wird jeder Laserschuss treffsicher ins Ziel geleitet. Bis zu 50.000-mal pro Sekunde.

HENSOLDT und ASML arbeiten seit zehn Jahren gemeinsam an der (Weiter-)Entwicklung dieser Technologie. Allein 2022 hat HENSOLDT mehr als 80 FFM-Einheiten an ASML geliefert. Insgesamt wurden bereits mehr als 300 Hochpräzisionsmessgeräte zuverlässig innerhalb der engen Zeitfenster der Chipproduktion in die EUV-Anlagen integriert. Für diese hervorragende Zusammenarbeit wurde HENSOLDT als bester von über 700 Zulieferern von ASML mit dem „ASML Supplier Recognition Award“ im Bereich logistischer Abwicklung ausgezeichnet.

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Chips hat ASML die Produktion von EUV-Systemen in den vergangenen beiden Jahren bereits um knapp 50 Prozent erhöht. In den kommenden Jahren will das niederländische Unternehmen noch einmal deutlich mehr EUV-Systeme fertigen – jedes einzelne mit einem Wert von mehr als 100 Millionen Euro und ausgestattet mit einer FFM-Einheit von HENSOLDT. Weitgehend unbemerkt von der Öffentlichkeit ist HENSOLDT so zu einem „Hidden Champion“ einer wichtigen Gegenwarts- und Zukunftstechnologie geworden – mit zentraler Bedeutung für viele Industrien und gewaltigem Potenzial.

Bei der Produktion von Mikrochips werden Milliarden von Transistoren auf einem fingernagelgroßen Teil eines Siliziumwavers aufgebracht. Zum Vergleich: Ein menschliches rotes Blutkörperchen hat einen Durchmesser von 7.000 Nanometern, ein durchschnittliches Virus ist 14 Nanometer groß. Die kleinsten Strukturen auf den modernsten Halbleitern sind derzeit fünf Nanometer groß. Mit seiner „Extreme-Ultra-Violet (EUV)“-Technologie will ASML diese Größe noch weiter reduzieren.

Die Grundlage dafür liefert HENSOLDT mit seinem Hochpräzisionsmessgerät Final Focus Metrology. FFM ist etwa einen halben Quadratmeter groß, 20 Zentimeter hoch und 125 Kilogramm schwer. Darin steckt ein hochpräzises Messgerät mit Infrarotkamera, Energiesensoren und Wellenfrontsensor zur Steuerung des für die Erzeugung von extrem ultraviolettem Licht notwendigen Lasers. Mit der dritten FFM-Generation „FFM S3+Phase 2“ konnte HENSOLDT dazu beitragen, die Lichtleistung im Vergleich zu Vorgängeranlagen deutlich zu erhöhen.

Aktuell entwickelt HENSOLDT in Zusammenarbeit mit ASML die vierte Generation seiner FFM. Der erste Prototyp soll Mitte 2023 einsatzfähig sein. Mit noch einmal deutlich erhöhter Präzision wird er der Chipproduktion von morgen neue Möglichkeiten eröffnen. Denn der Unterschied in der Präzision zwischen der derzeit eingesetzten dritten und künftigen vierten FFM-Generation wird vergleichbar sein mit dem Unterschied zwischen dem Strich eines Leuchtmarkers und dem eines Fineliners – oder zwischen diesen beiden Linien:

Final Focus Metrology (FFM)

Mikrochips – Halbleiter – Transistoren Die Begriffe Mikrochips und Halbleiter werden oft synonym verwendet. Genau genommen sind Halbleiter wie etwa Silizium das grundlegende Material eines Chips, in das komplexe elektrische Schaltkreise eingeschrieben werden. Dazu werden durch die Kombination verschiedener Schichten aus Halbleitern sogenannte Transistoren hergestellt: Bauteile, deren Leitfähigkeit man ansteuern kann, so dass sie entweder Strom durchlassen oder nicht. Diese Transistoren lassen sich zu komplexen Schaltkreisen zusammenschalten, die Befehle verarbeiten und Daten speichern können. Die Architektur der Schaltkreise unterscheidet sich je nach der Aufgabe des Chips: Prozessoren enthalten einen oder mehrere Chips und übernehmen die zentralen Rechen- und Steueraufgaben in Computern. Speicherchips konservieren Daten dauerhaft oder temporär als Arbeitsspeicher zum Ausführen bestimmter Programme. Sogenannte Ein-Chip-Systeme können mehrere dieser Aufgaben übernehmen, sind programmierbar und kommen in Künstlicher Intelligenz zum Einsatz.