Pressemitteilungen

Die (Rechen-)Leistung von Quantencomputern hängt stark von ihrem zentralen Hardwareelement ab: dem Qubit. Es existieren mehrere Ansätze zur Realisierung von Qubits, jedoch fehlen aktuell stabile, skalierbare Fertigungsmethoden, um einen Durchbruch in der industriellen Nutzung zu erreichen. Das kürzlich gestartete Projekt MATQu zielt darauf ab, das vorhandene europäische Know-how im Bereich der Materialien und Produktionsprozesse zu erweitern. So soll der europäischen Industrie der Weg zu festkörperbasierten Quantencomputern geebnet werden. Die beiden Fraunhofer-Institute IPMS und IAF bringen dabei ihre Expertise in der 300-mm-Fertigung und der Tieftemperaturmesstechnik ein.

Der schwedische Softwarehersteller IAR Systems bietet mit seinem neuesten Release von Entwicklungstools für RISC-V-Prozessoren Unterstützung für den nach ISO 26262 ASIL-D ready zertifizierten RISC-V-Prozessorkern „EMSA5-FS“ des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS. Nutzer der Toolchain-Software profitieren nun von vereinfachten Zertifizierungsprozessen für funktionale Sicherheit, geringeren Kosten über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg und maximaler Performance in RISC-V-basierten Anwendungen. Vermarktet wird der neue Prozessorkern EMSA5-FS des Fraunhofer IPMS durch den Partner CAST Inc.

Das Internet der Dinge und speziell das Internet der Sprache erfordert energieeffiziente und hochwertige Audiogeräte. Eine besondere Herausforderung stellen hierbei In-Ohr-Kopfhörer dar. Diese akku-betriebenen Kleinstgeräte sollen einen immer größeren Funktionsumfang abdecken. Eine vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelte innovative Lautsprechertechnologie stellt aufgrund ihres geringen Bauteil-Volumens und hoher Energieeffizienz einen wichtigen Entwicklungsschub dar. Im Nature Journal Microsystems & Nanoengineering wurden nun neue Forschungsergebnisse vorgestellt, die eine ordnungsreduzierte Modellierung ermöglichen.

Um den strengen Anforderungen der funktionalen Sicherheit im Automotive-Umfeld gerecht zu werden, entwickelte das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS einen fehlertoleranten eingebetteten RISC-V-Prozessorkern. Dieser IP Core namens EMSA5-FS wird ab sofort durch den Partner CAST Inc. vermarktet.

Im jüngst gestarteten Verbundprojekt »T-KOS« der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland soll die Terahertz-Technologie nun erstmals synergetisch in den Bereichen Kommunikation und Sensorik für die Industrie erschlossen werden. Innovative Systemlösungen können entscheidend dazu beitragen, gesellschaftliche Zukunftsthemen, wie Digitalisierung, Industrie 4.0 oder Ressourceneffizienz, erfolgreich um-zusetzen und somit den Wirtschaftsstandort Deutschland langfristig zu stärken. Das Fraunhofer IPMS beschäftigt sich im Projekt mit Hoch-frequenz-Frontend-Lösungen von 60 – 500 GHz sowie einem energieeffiziente KI-Beschleuniger auf der Basis von In-Memory Computing.

Mit der fortschreitenden Digitalisierung drängen vernetzte Geräte in immer mehr Alltagsbereiche vor. Diese sind jedoch häufig anfällig für Cyberattacken; in der Vergangenheit waren neben der Industrie und Wirtschaft auch viele Endverbraucher, wie etwa die Nutzer von Onlinediensten, betroffen. Ein deutsches Konsortium aus Industrie sowie Universitäts- und Wissenschafts-instituten will diese Systeme künftig dank lichtbasierter Datenübertragung und -berechnung sicherer machen. In den kommenden drei Jahren soll das Projekt »Silhouette« (Silicon Photonics for Trusted Electronic Systems) dazu universell anwendbare Lösungen entwickeln. Das BMBF fördert das Projekt im Rahmen der Initiative »Vertrauenswürdige Elektronik« mit rund 12 Millionen Euro.

Am 1. Juni 2021 verstärkt das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS seine Institutsleitung. Dr. Wenke Weinreich, Bereichsleiterin Center Nanoelectronic Technologies, wird Stellvertreterin des Institutsleiters Prof. Hubert Lakner. Jörg Amelung, Bereichsleiter Aktive Mikromechanische Systeme, vertritt künftig den geschäftsführenden Institutsleiter Prof. Harald Schenk. Damit unternimmt das Institut einen wichtigen organisatorischen Schritt, um als international führender Forschungs- und Entwicklungsdienstleister für photonische Mikrosysteme und Nanoelektronik weiterhin schlagkräftig agieren zu können.

Das Rennen um den Quantencomputer ist im vollen Gange. In der Grundlagenforschung gehört Deutschland schon lange zur Weltspitze. In dem Verbundprojekt »QUASAR« will das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS nun gemeinsam mit seinen Partnern einen Halbleiter-Quantenprozessor »Made in Germany« entwickeln. Das mit über 7,5 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt will in den nächsten vier Jahren die Grundlagen für die industrielle Fertigung von Quantenprozessoren schaffen.

Viele Überwachungs-, Messungs- und Charakterisierungsaufgaben in der Industrie basieren heutzutage auf klassischen Ultraschallsensoren. Mikromechanische Ultraschall-Wandler (MUT) stellen dabei eine innovative und effektive Weiterentwicklung dar, die durch ihre kompakte Bauweise und ihre Leistungseffizienz neue Anwendungsbereiche erschließen können. Die Investitionskosten für die Entwicklung solcher MUTs sind für viele kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs) jedoch zu hoch. Daher entwickeln drei Fraunhofer-Institute gemeinsam eine Anwendungsplattform, welche auch KMUs den Einsatz von MUTs ermöglicht. Dabei sollen in Kooperation mit Industriepartnern verschiedene mikromechanische Bauelemente und Pilotprodukte entwickelt werden. In einem ersten Schritt finden dazu ab Juli Workshops statt, um die gute Integrierbarkeit von MUTs in bereits bestehende Systeme aufzuzeigen.

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden entwickelt seit vielen Jahren robuste, verlässliche und vielseitige mikromechanische Ultraschallsensoren. Die sogenannten MUTs, Micromachined Ultrasonic Transducers, ermöglichen aufgrund ihrer geringen Größe energiesparende, multifunktionale, umweltfreundliche und äußert kompakte messtechnische Systeme. Auf der digitalen und für Besucher kostenfreien Fachmesse SENSOR+TEST, dem weltweit führenden Forum für Sensorik-, Mess- und Prüftechnik, stellt das Institut vom 4.-6. Mai 2021 seine neuesten Entwicklungen der Öffentlichkeit vor und lädt zum Gespräch ein.

Immer mehr Geräte werden heute mithilfe intelligenter Sensoren über Funk miteinander verbunden. Doch dieses wachsende »Internet der Dinge« verbraucht mehr und mehr Strom. Im Fraunhofer-Leitprojekt ZEPOWEL wurde daher eine Hardware entwickelt, die die Sensoren nicht nur energieeffizient, sondern zu regelrechten Energiesparern macht. Zunächst kommen zwei Sensorknoten zum Einsatz – für die Maschinensteuerung und für die Messung der Luftqualität in der Stadt. Das Fraunhofer IPMS entwickelt dabei die Technologie zum Energy Harvesting und zur Energiespeicherung.

Um Elektronik sicher und zuverlässig einzusetzen, muss man nachvoll-ziehen können, woher sie kommt, was sie macht und wie sie aufgebaut ist. Aktuell gibt es zwar einige technische Lösungen im Sinne einer vertrauenswürdigen Elektronik, aber noch keine durchgängige Methodik zur Vertrauenswürdigkeit, die die komplette Wertschöpfungskette ausreichend einbezieht. Das im März 2021 gestartete Forschungsprojekt »Velektronik« setzt hier an. Das Fraunhofer IPMS beschäftigt sich mit vertrauenswürdigen Fertigungsverfahren.

Gemeinsam mit Globalfoundries Dresden hat ein Verbund aus Fraunhofer-Instituten in Sachsen eine Sensor-Plattform entwickelt, mit der individuell konfigurierbare IoT- und Edge Computing-Lösungen geschaffen werden können. Damit haben nun erstmals auch kleinere und mittelständische Anbieter die Möglichkeit, kostengünstig besonders leistungsfähige, energieeffiziente und hochintegrierte Systeme zu produzieren. Im Gegensatz zur eigenständigen Entwicklung reduzieren sich zeitlicher Aufwand und Entwicklungskosten dafür deutlich.

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelt zusammen mit europäischen Partnern eine skalierbare Technologie für Silizium-Qubits für Quantencomputer. Im Projekt QLSI – »Quantum Large-Scale Integration with Silicon« – soll innerhalb von vier Jahren ein 16-Qubit-Chip entwickelt und damit der Grundstein für die industrielle Umsetzung von Halbleiter-Quantenprozessoren in Europa gelegt werden. Die EU fördert das Projekt mit insgesamt 14,6 Millionen Euro.

Die zunehmende Digitalisierung treibt die Anforderungen an elektronische Hardware stetig an. Geschwindigkeit, Leistungsfähigkeit, Miniaturisierung und Energieeffizienz werden zunehmend wichtiger, wenn es darum geht, Anwendungen im Bereich Big Data und Künstlicher Intelligenz (KI) zu ermöglichen. Einen vielversprechenden Lösungsansatz bietet das sogenannte Neuromorphic Computing, bei dem die selbstorganisierende und selbstlernende Natur des Gehirns nachgebildet werden soll. Das Fraunhofer IPMS entwickelt hierfür Materialien und Hardware und stellt seine Entwicklungen vom 15. – 19. Februar 2021 auf dem Technology Unites Global Summit vor.

Die Digitalisierung hält auch im Fahrzeug Einzug: immer mehr Daten von Sensoren, Infotainment- und Sicherheitssystemen müssen im Bordnetz priorisiert und mittels verschiedener Kommunikationsprotokolle übertragen werden. Wichtig dafür ist ein leistungsfähiges Fahrzeugnetzwerk wie Automotive Ethernet, das Vorteile wie Standardisierung, Skalierbarkeit und Unterstützung für IP-Protokolle bietet. Das Fraunhofer IPMS entwickelt dafür plattformunab-hängige IP-Core-Controller mit sehr geringen Latenzen. Auf dem Automotive Ethernet Congress vom 9. – 11. Februar 2021 stellt das Fraunhofer IPMS seine Entwicklungen in einem Workshop mit Live-Demonstration vor.

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS bietet innerhalb des europäischen Projekts ASCENT+ Zugang zu seiner Forschungsinfrastruktur und Technologien der Mikro- und Nanoelektronik. ASCENT+ ermöglicht Forschenden und Unternehmen, Hochtechnologien, Geräte und Entwicklungsdienstleistungen führender europäischer Forschungseinrichtungen zu nutzen, die einer Investitionssumme von insgesamt 2,5 Milliarden Euro entsprechen.