Von Candice Callahan  

Leitendes Mitglied des technischen Personals für EHS und CSR, GlobalFoundries 

Die Herstellung von Halbleitern ist ein energieintensiver Prozess. Sie erfordert auch den Einsatz vieler verschiedener Chemikalien. Im Rahmen unserer Bemühungen zur Ressourcenschonung bei GlobalFoundries (GF) suchen wir ständig nach neuen Möglichkeiten, Strom zu sparen und energieeffizienter zu arbeiten. In ähnlicher Weise suchen wir nach Möglichkeiten, die Menge der verwendeten Chemikalien und des entstehenden Abfalls in unseren Produktionsstätten auf der ganzen Welt zu reduzieren - und das alles, ohne die Qualität der Wafer, die wir für unsere Kunden produzieren, zu beeinträchtigen. 

Diese Bemühungen sind ein wichtiger Teil des Engagements von GF, führend in der nachhaltigen Produktion zu sein und die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren. 

Verbrauch von Elektrizität 

Ende 2021 hat GF sein dreijähriges Ziel zur Einsparung von Ressourcen erreicht, das eine Einsparung des jährlichen Stromverbrauchs von 86 Millionen Kilowattstunden (kwh) vorsieht. Zum Vergleich: Dies entspricht in etwa dem gesamten Stromverbrauch von etwa 8.000 US-Haushalten in einem durchschnittlichen Jahr. 

Dank der Bemühungen des globalen Teams von GF haben wir unser Ziel, den Stromverbrauch zu senken, erreicht und übertroffen und unseren normalisierten Stromverbrauch um 23% gesenkt.  

Nachfolgend finden Sie einige Beispiele für Projekte zur Stromeinsparung, die 2021 abgeschlossen wurden und zum Erfolg von GF beigetragen haben:  

• Fab 9 in Essex Junction, Vermont, hat durch verschiedene Projekte Strom gespart, u. a. durch die Modernisierung der Infrastruktur, die Verbesserung der Beleuchtung und die Installation energieeffizienterer Geräte. 

• Fab 8 in Malta, New York, reduzierte den Stromverbrauch durch die Optimierung der Umweltkontrollen im Reinraum und die Anpassung der Wasserpumpen. 

• Fab 7 und GIGA+ ^TM Fab in Singapur schlossen Projekte zur Stromeinsparung ab, darunter die Modernisierung von Belüftungssystemen zur Steigerung der Energieeffizienz, die Optimierung von Kühlwasser- und Kühlturmsystemen sowie Projekte zum Austausch von Leuchten. 

Gefährlicher Abfall und Verwendung von Chemikalien 

Ende 2021 hat GF sein dreijähriges Ziel der Ressourcenschonung erreicht, das eine jährliche Einsparung von 7.100 Tonnen an Chemikalien und Abfall vorsieht. Um sich diese Menge an Gewicht vorzustellen, denken Sie an eine Gruppe von etwa 1 600 Elefanten.  

GF konnte sein ursprüngliches Ziel übertreffen und erreichte etwa das 2,5-fache des Ziels. Zwei Strategien, mit denen wir dies erreicht haben, waren die Reduzierung der Quellen - die Verringerung oder Beseitigung der Verwendung von Chemikalien oder der Erzeugung von Abfällen - sowie die Wiederverwendung und das Recycling von Materialien. 

Einige der wichtigsten Projekte, die zum Erfolg unseres Unternehmens beigetragen haben, sind:  

• Fab 7 und GIGA+ ^TM Fab in Singapur reduzierten den Einsatz von Chemikalien, darunter 290 Tonnen Wasserstoffperoxid, und verringerten die Gesamtmenge an Büroabfällen, die auf Mülldeponien landen. 

• Das Werk 1 in Dresden (Deutschland) reduzierte den Abfall durch ein neues Programm zur Abwasservorbehandlung und ein neues Projekt zur Trennung, Reinigung und Wiederverwertung von Deuterium, das im Herstellungsprozess verwendet wird. 

• Fab 8 in Malta, New York, führte mehrere Optimierungen durch, darunter die Reduzierung oder Beseitigung bestimmter Chemikalien, die an verschiedenen Stellen des Halbleiterherstellungsprozesses verwendet werden, sowie die Installation eines neuen Systems zur Wiederverwendung von Schwefelsäureabfällen. 

2022 Bericht zur sozialen Verantwortung der Unternehmen 

Dies sind nur einige der vielen Erfolgsgeschichten aus den Bereichen Umwelt, Soziales und Unternehmensführung, die im Bericht zur sozialen Verantwortung von GF für das Jahr 2022 vorgestellt werden. Der Bericht gibt nicht nur einen Überblick darüber, wie GF seine Nachhaltigkeitsziele erreicht, sondern zeigt auch auf, wie GF eine positive Rolle in unseren Gemeinschaften spielt und Werte schafft, indem es das Richtige tut. 

Klicken Sie hier, um den vollständigen Bericht zu lesen. 

Mit unseren talentierten und vielseitigen Mitarbeitern und einer Produktionsbasis, die sich über die USA, Europa und Asien erstreckt, ist GlobalFoundries (GF) eine vertrauenswürdige Technologiequelle für unsere Kunden in aller Welt. 

Alle unsere hochmodernen Produktionsstätten (Fabs) sind darauf ausgerichtet, die funktionsreichen Chips zu liefern, die im täglichen Leben allgegenwärtig und für die Weltwirtschaft unverzichtbar sind, aber jede GF-Fab ist einzigartig und bietet ihre eigenen Vorteile und Möglichkeiten. 

Um einen Einblick in unsere globale Fertigung in Deutschland zu bekommen, haben wir uns mit Manfred Horstmann, Vice President und General Manager von Fab 1, zusammengesetzt. 

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, mit uns zu sprechen, Manfred. 

Ich bin sehr froh, dass ich das tun kann. 

Können Sie uns zu Beginn des Gesprächs etwas über die in Fab 1 hergestellten Halbleiter erzählen? 

 In Fab 1 stellen wir viele verschiedene Arten von Chips auf mehreren Plattformen her, darunter die 22nm- und 28nm-Technologie sowie die 40nm- und 55nm-Technologie. Das gesamte Portfolio ist extrem funktionsreich, und wir arbeiten eng mit unseren Geschäftsbereichen zusammen, um sicherzustellen, dass unsere Technologien genau auf die Bedürfnisse unserer Kunden zugeschnitten sind, sowohl jetzt als auch in Zukunft. 

 In Dresden stellen wir beispielsweise die branchenweit fortschrittlichste 28-nm-Hochleistungstechnologie her, die für OLED-Displays in vielen der weltweit führenden Smartphones verwendet wird. Außerdem stellen wir die branchenführende 22FDX®-Plattform mit HF- und mmWave-Fähigkeiten her, die in Smart-Home- und IoT-Geräten (Internet der Dinge) oder 5G-fähigen Chips zum Einsatz kommt. Wichtig ist auch, dass wir Chips herstellen, die in Automobilen weit verbreitet sind, einschließlich der Radare, die für Fahrerassistenzsysteme wichtig sind. 

 Sie erwähnten Smartphones und Automobile - wo werden diese Chips sonst noch eingesetzt? 

Die in Fab 1 hergestellten Chips sind überall! Unsere BCD-Technologien werden als Audio-Chips in Telefonen eingesetzt. Wir stellen auch Logikchips her, die die Datenverarbeitung für Smartphone-Kameras übernehmen, und unsere 28ISP-Lösung ist einer der meistgenutzten Chips für diese Anwendung. Unsere 22FDX-Technologie ermöglicht nicht nur die neuesten 5G- und WiFi 6-Konnektivitätsfunktionen, sondern wird auch für das Energiemanagement eingesetzt und trägt dazu bei, dass unsere Telefone zwischen den Ladevorgängen länger halten. Neben Telefonen und Autos finden sich die Chips von GF auch in GPS-Geräten, in tragbaren Geräten wie Gesundheitsarmbändern, anderen IoT-Geräten, Tablet-Computern und in Robotersystemen. 

 Es ist wichtig zu erwähnen, dass die vielen Funktionen, die wir unseren Prozesstechnologien hinzufügen können, von Hochspannung über eingebettete nichtflüchtige Speicher bis hin zu automatischer Qualifizierung, die von GF hergestellten Chips zu den besten Lösungen für so viele verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Industriesegmenten machen. 

 Erzählen Sie uns etwas über das Fab 1-Team, das diese Chips herstellt.  

Das Fab 1-Team ist sehr engagiert und mit Leidenschaft bei der Arbeit. Sie verfügen über eine solide technische Grundlage, sie wissen, was sie tun, und sie arbeiten sehr effektiv im Team. Sie sind authentisch und bringen die Dinge zu Ende. Es ist auch ein extrem vielfältiges Team. Unter den Fab 1-Mitarbeitern sind mehr als 47 Nationen und Nationalitäten vertreten, die alle als Team zusammenarbeiten. 

Jeder im Team hat viele verschiedene Talente und Stärken, so dass wir immer jemanden haben, der sich einbringt und diese Stärken nutzt, um neue Projekte und Themen voranzutreiben. Diese Wissensbasis und Initiative sind wichtige Faktoren, die besonders wichtig sind, wenn unsere Fabrik wächst. Wir bauen Fab 1 zügig aus, und es sind alle Hände voll zu tun. Wir arbeiten zusammen, um pragmatische Lösungen zu entwickeln. 

Der Ausbau von Halbleiterproduktionskapazitäten ist keine leichte Aufgabe. Wie geht es mit dem Ausbau voran? 

Es läuft sehr gut. Das Team hat sich dem Ausbau verschrieben, den wir in Fab 1 die "Rampe des Jahrzehnts" nennen. Der Startschuss fiel im Jahr 2020, als unser CEO Tom Caulfield ankündigte, dass GF in den Ausbau seiner Produktionskapazitäten in Dresden investieren wird. Der Ausbau ist in vollem Gange, und wir sind gerade dabei, unseren Reinraum mit mehr als 400 neuen Werkzeugen und Unterwerkzeugen auszustatten. Im vergangenen Jahr haben wir unsere Auslieferungen um mehr als 50 % gesteigert, und unser Ziel ist es, die Auslieferungen in diesem Jahr und in den Jahren 2023 und 2024 weiter zu erhöhen. 

Eine wichtige Überlegung bei unseren Rampen ist, dass der Reinraum keinen leeren Raum hat. Das bedeutet, dass wir für alle Werkzeuge, die wir einbringen, auch ältere Werkzeuge auslagern oder umstellen müssen, um mehr Platz zu schaffen. Das macht den Prozess noch komplexer. Zu jedem Zeitpunkt haben wir etwa 100 Werkzeuge in der Installation, während die Produktion auf Hochtouren läuft. Es ist eine sehr arbeitsreiche Zeit! Aber trotz der hohen Arbeitsbelastung ist unsere Produktionsleistung nicht nur stabil, sondern steigt sogar. Die Qualität ist also gut. Dieses Ergebnis ist nur möglich, wenn das gesamte Team engagiert ist und eng zusammenarbeitet. 

Stehen Sie in regelmäßigem Kontakt mit den anderen GF Fabs und GMs? 

Ja, absolut. Der Standort Dresden läuft an, und wir stehen in enger Kommunikation mit den anderen Standorten. Das ist echte ONEGF-Zusammenarbeit. Zum Beispiel haben einige Teammitglieder aus Fab 7 in Singapur Zeit in Fab 1 verbracht, um uns bei bestimmten Aspekten der Installation oder Qualifizierung eines neuen Werkzeugs zu helfen. Wir tauschen auch Teile und Materialien mit Fab 7 aus und arbeiten mit Fab 8 an bestimmten Materialien oder Projekten wie der Rückgewinnung und dem Recycling von Deuteriumgas zusammen. Die globale Gruppe der GMs arbeitet sehr gut zusammen, was sowohl für GF als auch für unsere Kunden von Vorteil ist. Das ist in der heutigen Zeit, in der die Lieferketten weltweit angespannt sind, besonders wichtig. Wir haben Ersatzteile verschickt, wir haben Chemikalien verschickt, und wir helfen uns gegenseitig. Es ist wirklich toll, wie eng wir zusammenarbeiten. 

Können Sie uns etwas über Ihren Weg zum GM von Fab 1 erzählen? 

Ich sage gerne, dass ich ein Kind dieser Firma bin. Ich bin mit diesem Dresdner Team aufgewachsen. Nachdem ich 1997 an der RTWH Aachen promoviert hatte, arbeitete ich bis 1999 in der Forschung und Entwicklung für AMD im Silicon Valley. Nach meiner Rückkehr nach Dresden arbeitete ich in verschiedenen F&E- und technischen Entwicklungsteams mit Schwerpunkt auf Bauelementen und Technologien und half bei der Einführung von SOI in der Fertigung. Ich habe mich vom Ingenieur für Bauelemente auf Einstiegsebene zum Direktor für Bauelemente und Entwicklung entwickelt. Als GF im Jahr 2009 gegründet wurde, war das für mich eine große Chance, weiter zu wachsen, und ich hatte die Möglichkeit, die Entwicklung der 28-nm-Technologie und die Produktentwicklung von GF zu leiten. Einige Jahre später hatte ich erneut die Gelegenheit, ein integriertes Team für Technologie, Ertrag und kontaminationsfreie Fertigung aufzubauen. 2017 wurde ich zum Vice President ernannt und konzentrierte mich auf den Aufbau von 22FDX in Dresden und die Integration von Funktionen wie BCD, Hochspannung, RF usw. in unsere 28nm- und 22nm-Plattformen. Im Jahr 2020 hatte ich die große Chance, GM von Fab 1 zu werden. 

Ich war also 23 Jahre lang in der technischen Entwicklung tätig, und dann führte mich mein Weg in den letzten zwei Jahren ins allgemeine Management. Ich habe so viel von meinen GF-Kollegen, dem Fab 1-Team und von unseren Kunden und Partnern gelernt. 

Wir hören viel über Silicon Saxony. Was ist das, und welche Rolle spielt GF? 

Silicon Saxony ist eine Gruppe von rund 400 Unternehmen, die den größten Halbleiterindustrie-Cluster Europas bilden. GF und Fab 1 spielen eine große und aktive Rolle in Silicon Saxony, da wir der größte Halbleiterstandort in Europa sind. Mit Silicon Saxony wollen wir Projekte vorantreiben, die für GF und alle Halbleiterunternehmen hier relevant sind. Eine zentrale Herausforderung ist derzeit das Thema Talent. Wir sind immer auf der Suche nach talentierten Mitarbeitern. Dazu gehört die Zusammenarbeit mit technischen Schulen und Universitäten bei der Ausbildung von Halbleitern und die Schaffung von Stellen für Absolventen. Dazu gehört auch die Anwerbung von Technikern und Ingenieuren aus anderen Branchen für den Halbleiterbereich sowie die Anwerbung von Menschen aus ganz Europa, die nach Sachsen ziehen, um hier zu leben und zu arbeiten. Ein weiteres Thema, das wir vorantreiben, ist die Materialwirtschaft. Wir suchen nach Möglichkeiten, robustere Lieferketten in unserer Region und in ganz Europa aufzubauen. 

Können Sie mehr darüber sagen, was Fab 1 unternimmt, um Talente anzuziehen? 

Das Talentmanagement ist für uns im Moment ein wichtiger Schwerpunkt. Wir stellen talentierte Leute aus ganz Europa und der ganzen Welt ein. Wie ich bereits erwähnt habe, vertritt das Fab 1-Team jetzt 47 Nationen, die alle zusammenarbeiten, um unsere Fabrik und unser Unternehmen voranzubringen. 

Neben der Rekrutierung bauen wir auch eine Pipeline von Talenten auf. Wir arbeiten mit technischen Schulen und Universitäten in ganz Deutschland und Europa zusammen, um Programme für Praktika und die Übernahme von Mitarbeitern zu entwickeln, darunter auch einige Programme, die sich auf die Einstellung von mehr Frauen konzentrieren. Wir haben den Umfang dieses Programms in den letzten Jahren sogar verdoppelt. 

Insgesamt ist unser Team so vielfältig wie nie zuvor. Und wir haben das Glück, dass die Fluktuationsrate an unserem Standort sehr niedrig ist. Wer einmal zum Fab 1-Team gestoßen ist, bleibt in der Regel auch dabei. Ich denke, ein Schlüsselfaktor ist, dass die Kultur von Fab 1 sehr offen für neue Ideen ist, dass wir im Vergleich zu anderen Unternehmen eine relativ flache Organisation haben und dass der Einzelne die Ergebnisse und Auswirkungen seiner Beiträge wirklich sehen kann. 

Eine letzte Frage an Sie. Sie sind schon sehr lange im Halbleitergeschäft tätig. Was reizt Sie an der Chipherstellung im Jahr 2022 und darüber hinaus? 

Ich interessiere mich leidenschaftlich für Halbleiter. Ich liebe diese Technologie und wie sie so viele andere Technologien und Geräte ermöglicht, die wir in unserem täglichen Leben brauchen. Was mir von Anfang an gefallen hat, ist die Internationalität dieser Branche. Keine andere Branche ist so international, und ich arbeite gerne mit Menschen aus verschiedenen Ländern und Regionen der Welt zusammen. Die Herstellung von Halbleitern ist ein so komplexer Prozess, dass man wirklich Menschen aus verschiedenen Kulturen braucht, die ihre Erfahrungen und Sichtweisen austauschen, damit er gut funktioniert. Das treibt mich immer wieder an. 

Klicken Sie hierum mehr über Manfred und GF's Fab 1 zu erfahren. 

von Gary Dagastine 

Wenn Sie glauben, dass die Zahl der aggressiven und riskanten Fahrweisen auf den Straßen in letzter Zeit zugenommen hat, haben Sie recht. Seit Beginn der Pandemie haben Verkehrsverstöße wie Geschwindigkeitsübertretungen, Fahren unter Alkoholeinfluss, Ablenkung am Steuer und andere Delikte zugenommen. So wurden beispielsweise auf kalifornischen Autobahnen fast doppelt so viele Strafzettel für Geschwindigkeitsübertretungen ausgestellt wie vor der Pandemie, während im Bundesstaat New York vor kurzem eine Rekordzahl von Strafzetteln für Verstöße gegen die Straßenverkehrsordnung ausgestellt wurde. Das Problem ist nicht auf die Vereinigten Staaten beschränkt. 

Auch wenn die Lösung für das wachsende Problem der Verkehrssicherheit letztlich bei den Fahrern liegt, spielt auch die Technologie eine wichtige Rolle, und ein fortschrittlicheres Fahrzeugradar ist ein Schlüsselelement. 

Kfz-Radar ermöglicht bereits einen adaptiven Tempomat, eine automatische Notbremsung, die Überwachung des toten Winkels und andere fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS). Leistungsfähigere Radarsysteme, die enger mit den elektronischen Steuerungssystemen eines Fahrzeugs verbunden sind, sind jedoch die Grundlage für die Fähigkeit eines Fahrzeugs, autonomer zu fahren. Sie werden die Fähigkeit, Unfälle vorauszusehen und zu vermeiden, weit über das heute Mögliche hinaus steigern. 

Die 22FDX®-, RF-CMOS- und SiGe-BiCMOS-Technologieplattformen von GlobalFoundries (GF) bieten herausragende RF/mmWave-Leistung und digitale Verarbeitungs-/Integrationsfähigkeiten, Ultra-Low-Power-Betrieb und günstige thermische Eigenschaften für Kfz-Radar und andere Anwendungen. 

Deshalb arbeiten viele der weltweit führenden Forscher auf dem Gebiet der Hochfrequenzelektronik mit ihnen an neuen Radarlösungen, die in den nächsten drei bis fünf Jahren in Fahrzeugen zum Einsatz kommen werden. Diese Arbeit wird durch das University Partnership Program (UPP) von GF unterstützt, das ausgewählten Forschungsteams an mehr als 50 führenden Universitäten Zugang zur Halbleitertechnologie von GF und den damit verbundenen Montage- und Prüfdienstleistungen ermöglicht.  

Im Gegenzug arbeiten diese Forscher mit dem F&E-Team von GF zusammen und tauschen Forschungsergebnisse aus. Dies trägt dazu bei, die Plattformen von GF mit neuen Funktionen und Möglichkeiten auszustatten, eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten und führt Studenten schon früh in ihrer Karriere an diese Technologien heran. 

Drei Weltklasse-Forscher auf dem Gebiet des Kfz-Radars 

In einem früheren Blog-Beitrag wurde beschrieben, wie das UPP Prof. Sorin Voinigescu von der University of Toronto bei seiner Arbeit an einem 22FDX-basierten 80/160-GHz-Dualpolarisationstransceiver unterstützt. 

In diesem Beitrag erfahren wir, wie drei weitere hochkarätige Forscher die Technologien von GF nutzen, um wesentliche Fortschritte im Bereich des Kfz-Radars zu erzielen: 

• Prof. Frank Ellinger, Ph.D., Dr. sc. techn. ist Inhaber des Lehrstuhls für Schaltungsentwurf und Netzwerktheorie an der Technischen Universität Dresden, einer der führenden technischen Universitäten Deutschlands, die im Mikroelektronik-Cluster "Silicon Saxony" in der Nähe der Fab 1 von GF liegt. Seine Arbeit konzentriert sich auf den Entwurf und die Modellierung von hocheffizienten analogen und Mixed-Signal-Schaltungen. Er ist Koordinator der deutschen Forschungsinitiative "zwanzig20 cluster FAST" (Fast Actuators, Sensors and Transceivers), an der 90 Partner, hauptsächlich aus der Industrie, beteiligt sind. Außerdem hat er mehrere EU-finanzierte Forschungsprojekte koordiniert, ein Buch über HF-ICs und -Technologien geschrieben, mehr als 500 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht und zahlreiche Auszeichnungen erhalten. Auch seine Studenten haben mehr als 40 wissenschaftliche Auszeichnungen erhalten. 

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• Prof. Vadim IssakovProf. Vadim Issakov, Ph.D., leitet das Institut für CMOS-Design an der Technischen Universität Braunschweig (TU Braunschweig), ebenfalls eine der führenden technischen Universitäten in Deutschland. Er konzentriert sich auf analoge HF- und Millimeterwellen-Schaltungen für Radar- und Kommunikationsanwendungen sowie auf Schaltungen für Quantencomputer und biomedizinische Anwendungen. Er ist Inhaber von 11 Patenten, Autor/Co-Autor von mehr als 120 begutachteten Artikeln, Gewinner zahlreicher Auszeichnungen (einschließlich des IEEE MTT-S Outstanding Young Engineer Award) und Autor eines Buches über mmWave-Schaltungen für Radaranwendungen. Zuvor arbeitete er in einem der führenden europäischen Forschungsinstitute, Imec, und in der Industrie bei Intel Corporation und Infineon Technologies. Bei Infineon war er mmWave Design Lead/Principal Engineer und arbeitete an der 24-GHz-Radartechnologie für Spurwechselassistenten, die heute in ADAS-Systemen weit verbreitet ist, am 60-GHz-Radar für Gestenerkennung und an mehreren weiteren Radar-Vorentwicklungsthemen über 100 GHz. 

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• Prof. Bogdan Staszewski, Ph.D.ist ordentlicher Professor am University College Dublin (UCD), Irlands größter und einer der beiden renommiertesten Universitäten des Landes, sowie Gastprofessor an der Technischen Universität Delft (TU Delft) in den Niederlanden. Er kam 2014 an die UCD, um ein 6,3 Millionen Euro teures Zentrum für Schaltungsdesign für Anwendungen des Internets der Dinge (IoT) aufzubauen. Seine Forschung umfasst CMOS-Architekturen und Schaltungen im Nanobereich für Frequenzsynthesizer, Sender und Empfänger sowie Quantencomputer. Für letztere haben er und seine Studenten daran gearbeitet, Qubits mit Hilfe von Quantentopfstrukturen in kommerzieller 22FDX-Prozesstechnologie herzustellen und sie auf dem Chip eng mit der Steuerelektronik zu integrieren. Er ist Mitbegründer und wissenschaftlicher Leiter von Equal1, einem Start-up-Unternehmen, das den weltweit ersten praktischen CMOS-Quantencomputer auf einem Chip herstellen will. Er ist Mitautor von sechs Büchern, über 150 Zeitschriften- und 210 Konferenzartikeln, hält 210 erteilte US-Patente und ist IEEE Fellow. 

Auf der Suche nach optimalen Lösungen 

"Ein ideales Fahrzeugradar gibt es nicht und wird es auch nicht geben, denn es müssen immer Kompromisse zwischen vielen verschiedenen Parametern wie Erkennungsauflösung und -genauigkeit, Effizienz, Stromverbrauch und Miniaturisierung eingegangen werden", so Ellinger von der TU Dresden. "Spitzen-Halbleitertechnologien wie 22FDX werden uns jedoch optimalen Lösungen näher bringen. Sie sind auch unerlässlich für die Bewältigung der so genannten Jahrhundert-Herausforderung, bei der nicht nur die Leistung unserer Systeme, sondern auch ihre Umweltfreundlichkeit, etwa in Bezug auf den Energieverbrauch, verbessert werden muss."  

Laut Ellinger bietet das adaptive Body Biasing (ABB) der 22FDX-Technologie eine hohe Flexibilität bei der Anpassung des Transistorbetriebs für höhere Effizienz, geringeren Energieverbrauch und weniger Signalverzerrungen. Die 22FDX-Plattform von GF eröffne einzigartige Möglichkeiten für die Untersuchung neuartiger Schaltungskonzepte, so Ellinger. In seiner Forschungsgruppe arbeiten derzeit drei Doktoranden an 22FDX-basierten 77-GHz-Schaltungen für Kfz-Radar. 

"Ein weiterer Vorteil des 22FDX ist die hohe Geschwindigkeit seiner n- und p-Kanal-Transistoren, die es ermöglicht, selbst in CMOS ausreichende Signalpegel bei 77-GHz-Frequenzen zu realisieren", so Ellinger. "Dies ist wichtig, weil CMOS Vorteile bietet, die andere Technologien nicht haben, wie z.B. niedrigere Kosten und eine bessere Integration der Hochfrequenzschaltungen mit digitalen Schaltungen mit geringem Stromverbrauch in kompakten Systems-on-Chip." 

Mit Blick auf die Zukunft sagte Ellinger, ein interessantes Forschungsthema sei das Co-Design von Hochfrequenzschaltungen mit dem Packaging, um Energieverluste zu verringern - ein wichtiges Ziel angesichts der zunehmenden gesellschaftlichen Anforderungen an umweltfreundlichere Technologien. Außerdem werden dadurch thermische Effekte reduziert, was zu einer höheren Zuverlässigkeit und einer längeren Lebensdauer des Chips (und damit des Fahrzeugs) führt. 

Auch der Standort Ellinger kommt GF zugute. "Wir bilden an der TU Dresden Diplomanden, Masterstudenten und Doktoranden aus, die für GlobalFoundries und andere Unternehmen, die Kunden von GF sind ( Silicon Saxony ), einen wichtigen Pool an Fachkräften darstellen", sagt er. Die Motivation junger Menschen für ein Studium der Elektrotechnik ist aber auch in Deutschland ein zentrales Thema. Dazu hat Ellinger zusammen mit zwei seiner Doktoranden eine preisgekrönte Marketingkampagne gestartet, die mit Songs, Videos und Comics zeigt, dass Elektrotechnik cool ist und attraktive Berufschancen bietet. 

"Was auch immer im CMOS gemacht werden kann, wird im CMOS gemacht". 

Die Gruppe von Vadim Issakov an der TU Braunschweig wächst schnell. "Ich habe im April 2021 angefangen und habe bereits mehrere genehmigte Projekte und 14 wissenschaftliche Mitarbeiter, von denen vier weitere sehr bald anfangen werden, sowie einen erfahrenen Post-Doc, der ein Experte für mm-Wellen-Radar-Schaltungsdesign ist", sagte er. "Wir beschäftigen uns mit dem Entwurf von Analog-/RF-/CMOS-Schaltkreisen, und unsere Arbeit konzentriert sich auf drei Hauptbereiche - mm-Wellen-Radar, biomedizinische Schaltkreise mit geringer Leistung und kryogene Schaltkreise für Quantentechnologien.  

Im Bereich des Kfz-Radars arbeitet seine Gruppe derzeit an einem Fahrzeugsensor, der auf der 22FDX-Plattform basiert, und an einem 45RFSOI-basierten 140-GHz-Phasenmodulations-Dauerstrich-Radarsystem (PMCW) für ein großes skalierbares MIMO-Array. Die gleichen Schaltungen können mit geringfügigen Änderungen auch für die Kommunikation verwendet werden. Daher gibt es auch einen Trend zu Radcom-Chips, Chips, die gleichzeitig Radar- und Kommunikationsfunktionen unterstützen. 

Issakov sagte, er halte die SOI-Technologie für die vielversprechendste CMOS-Technologie auf dem Markt für seine Radarprojekte. "Im Allgemeinen verliert man bei CMOS-FinFETs schnell an intrinsischer Verstärkung, wenn man zu kleineren Knotenpunkten geht, und der FMAX [ein Maß für die Transistorgeschwindigkeit] leidet, aber die SOI-Technologie hat eine große intrinsische Verstärkung und ermöglicht die Kombination von mmWave-Leistung mit digitaler Logik und geringer Leckleistung", sagte er.  

Dieses Integrationspotenzial ist wichtig, denn in den kommenden Jahren wird, wie Issakov es ausdrückt, "alles, was in CMOS möglich ist, auch in CMOS möglich sein". Als Beispiel nannte er die Möglichkeiten der Kombination verschiedener Modulationsverfahren. So wird beispielsweise zwischen Puls- und Dauerstrichradar unterschieden: Das Pulsradar bietet eine hohe Auflösung im Nahbereich, während das Dauerstrichradar weiter entfernte Objekte erkennt. "Eines unserer Ziele ist es, mit Hilfe des CMOS-Designs die verschiedenen Arten von Radarmodulationen auf einem Chip zu vereinen. Ein einziger Chip könnte dann je nach Radarszenario zwischen den Modulationen hin- und herschalten", sagte er. 

Zu den wichtigsten technischen Herausforderungen, die sich in naher Zukunft im Bereich des Kfz-Radars stellen werden, gehören die Notwendigkeit, eine höhere Auflösung und eine schnellere Zeit bis zur Bildaufnahme zu erreichen, sowie die Suche nach besseren Möglichkeiten zur Synchronisierung der Elemente, aus denen große MIMO-Arrays bestehen, um eine optimale Winkelauflösung zu erzielen. 

Längerfristig werden für "intelligente" Kfz-Radarsysteme, die neuromorphe Computertechniken zur Erkennung von Objekten und zur Verarbeitung von Daten in Echtzeit nutzen, mehr digitale Fähigkeiten benötigt. "Das kann nur in CMOS realisiert werden", sagte er. 

Issakov sagte, er sei sehr dankbar für die Unterstützung durch das UPP von GF. "Ich bekomme immer die Hilfe und die Informationen, die ich brauche, und die Herstellung unserer Schaltkreise auf den Multiprojekt-Wafern (MPWs) von GF ist unkompliziert und ermöglicht es uns, unsere Arbeit effektiv voranzutreiben", sagte er. 

"22FDX ist die natürliche Wahl" 

Das Interesse von Professor Bogdan Staszewski an Hochfrequenzelektronik und Fahrzeugsicherheit reicht weit zurück. Zu Beginn seiner Karriere arbeitete der Professor des University College Dublin 14 Jahre lang bei Texas Instruments an der Entwicklung digitaler HF-Prozessortechnologie, die seitdem in vielen TI-Produkten zum Einsatz kommt. Als er 2009 an die TU Delft kam, ließ er seine Doktoranden an einem 60-GHz-Radarprojekt, einem Chip für ein drahtloses LAN bei 6 GHz und anderen Projekten arbeiten, die damals den Stand der Technik revolutionierten.  

Auf dem Weg dorthin gründete er zusammen mit einem Schweizer Kollegen ein Unternehmen, das Lidar-Systeme zur Erstellung von 3D-Bildern der Fahrzeugumgebung entwickelt und anbietet. (Lidar ist mit Radar vergleichbar, verwendet aber Laserlicht statt Radiowellen.) Diese Erfahrung ist einer der Gründe, warum er glaubt, dass der beste Ansatz für die Entwicklung besserer Fahrzeugradare eine Fusion von Technologien ist, die sowohl mmWave-Radar als auch Lidar umfasst. 

"Ich glaube, dass wir digitale Techniken einsetzen müssen, um analoge, Mixed-Signal- und Mikrowellenelemente zu ergänzen, damit man diese analogen Funktionen mit den digitalen integrieren kann", sagte er. "Radargeräte benötigen eine Menge Hochgeschwindigkeitsdatenverarbeitung, um zu interpretieren, was sie sehen, und zu viele analoge Verbindungen können das verhindern. 

Das macht die SOI-Technologie für seine Projekte attraktiv, sagte er. Ein Beispiel ist ein volldigitaler PLL-basierter Sender für ein 150-GHz-Automobilradar, der demnächst in Betrieb genommen wird. Ein früheres Projekt konzentrierte sich auf ein 77-GHz-Automobilradar, aber Staszewskis Team war der Meinung, dass die 22FDX-Plattform einen 150-GHz-Betrieb ermöglichen könnte, und so wurde das Projekt erweitert. Es wurde erfolgreich in Zusammenarbeit mit einem großen Automobilzulieferer durchgeführt. 

Staszewski erforscht auch den Einsatz der FD-SOI-Technologie für die Quanteninformatik, die in Zukunft auch in der Automobilindustrie Anwendung finden könnte. Er verwendet jetzt die 22FDX-Technologie, und sein Unternehmen hat bereits einen kleinen Kryo-Kühler von der Größe eines Desktop-Computers hergestellt, der möglicherweise in Autos oder Lastwagen eingebaut werden könnte, um Berechnungen mit neuronalen Netzen "direkt am Rande" durchzuführen. Sein Team arbeitet bereits an der dritten Generation von Quantenprozessoren und hat bereits funktionierende Geräte mit 10 Millionen Gattern hergestellt. 

Staszewski schätzt die Zusammenarbeit mit GF: "Das Unternehmen verfügt über eine gute Technologie und gibt uns die Möglichkeit zu häufigen Tapeouts, im Gegensatz zu anderen, mit denen wir in der Vergangenheit an der TU Delft zusammengearbeitet haben, was ein Problem war, weil die Studenten ihre Projekte vorantreiben müssen, um ihren Abschluss zu machen", sagt er. "Außerdem sind die Informationen, die wir von den Technikern von GF erhalten, sehr hilfreich. Sie erklären uns das Innenleben der Technologie, so dass wir die Funktionen, die wir bauen, feinabstimmen können; Body Bias ist ein Beispiel dafür." 

Auch von der 22FDX-Technologie ist er begeistert: "Ich mag 22FDX, weil es digitale Fähigkeiten mit geringem Stromverbrauch mit der Möglichkeit kombiniert, RF/mmWave-Funktionen zu integrieren. Ich berate eine Reihe von Unternehmen, und für sie ist GF 22FDX die erste Wahl", sagt er. "Es ist die natürliche Wahl". 

Von Olivia Pozder
Praktikantin für Unternehmenskommunikation

Als stolzer Unterstützer von Mitarbeiterinnovationen und -patenten weiß GlobalFoundries (GF), dass eine starke Kultur der Innovation und Einbeziehung zu besseren Geschäftsergebnissen führt. Durch die Förderung von Mitarbeiterpatenten und -erfindungen unterstützt und gestaltet GF die Bewegung der Halbleiterindustrie hin zu mehr Funktionen und größerer Energieeffizienz und fördert gleichzeitig Innovation und die berufliche Entwicklung der Mitarbeiter. Durch Schulungsprogramme für Erfinder, Patentanwälte, Mentorenschaft durch erfahrene Erfinder und finanzielle Anreize unterstützt GF seine Mitarbeiter im Prozess der Forschung, Entdeckung, Entwicklung und Patentierung von Erfindungen.

Im Jahr 2021 reichten mehr als 560 GF-Teammitglieder insgesamt 465 Erfindungsmeldungen zur Prüfung ein. Bemerkenswert ist, dass fast 15 % der Erfinder im Jahr 2021 Frauen waren, was einen größeren Anteil an dieser Gruppe darstellt als je zuvor.

Vom 16. bis 20. Mai findet bei GF die Patentwoche statt, eine jährliche Feier, mit der der Erfindergeist und die bedeutenden Beiträge der Mitarbeiter von GF für unser Unternehmen und unsere Branche gewürdigt werden. Neben einer Woche voller Bildungs- und Schulungsveranstaltungen zur Förderung der Erfindertätigkeit der Mitarbeitenden gibt das Unternehmen während der Patentwoche bekannt, welche Teammitglieder zu GF Master Inventors ernannt werden, sowie den GF Diversity in Inventorship Champion.

Anerkennung von Meistererfindern 

Für Mandy Gu, Mitglied des GF-Teams und technische Mitarbeiterin im Integrationsteam von Fab 8 in Malta, New York, ist das Erfinden eine Möglichkeit, kontinuierlich zu lernen und sich selbst herauszufordern. "Erfindungen helfen mir sehr dabei, meine technischen Fähigkeiten zu verbessern und meine Karriere voranzutreiben", sagte Gu. "In der Technologieentwicklung haben wir viele schwierige Probleme zu lösen, und es ist wichtig für mich, immer wieder neue Bereiche kennenzulernen und neue Ideen zu entwickeln. Die Aufnahme dieser Ideen in unser Patentportfolio ist eine großartige Gelegenheit, mich selbst herauszufordern und meine Lösungen auf Neuartigkeit und Durchführbarkeit zu prüfen."

Gu gehört zu den 10 neuen Master Inventors, die dieses Jahr von GF ernannt wurden. Der Titel "Master Inventor" ist Mitarbeitenden mit mindestens 20 erteilten US-Patenten vorbehalten, die nachweislich technische Leistungen erbracht und geistiges Eigentum (IP) geschaffen haben. Das Programm, das nun bereits im fünften Jahr durchgeführt wird, ist eine wirkungsvolle Plattform, um verdiente Mitarbeitende zu ehren und andere Mitarbeitende zu motivieren, die darüber nachdenken, ihre Erfindungen zum Patent anzumelden. 

Die Master Inventors inspirieren und betreuen nicht nur ihre Kollegen, sondern stehen auch den Technologieführern und dem Rechtsteam von GF bei einer Reihe von technischen, strategischen und IP-Themen beratend und unterstützend zur Seite. 

Der beste Rat, den ein Erfinder hören kann, lautet: "Habt keine Angst vor Problemen, sondern nutzt sie als Chance für Innovationen", so Gu. "Die Nähe zu Problemen ist der erste Schritt, um auf Ideen zu kommen, die zu großartigen, patentierbaren Lösungen führen können. Der nächste Schritt besteht darin, Zeit und Mühe darauf zu verwenden, die Probleme zu verstehen und neue Bereiche zu erforschen, um die für die Innovation erforderlichen technischen Fähigkeiten zu erwerben."

Gu sagte, die Innovationskultur von GF sei ein Vorteil für alle Mitarbeitenden, um als Team zusammenzuarbeiten und schwierige Probleme anzugehen. "Da Menschen, die über Fachwissen und Erfahrung in verschiedenen Bereichen verfügen, ein Problem aus einem anderen Blickwinkel betrachten, erhielt ich von meinen GF-Kollegen enorme Unterstützung und Ermutigung, um Master Inventor zu werden", sagte sie.

GF hat bisher fast 80 Master Inventors ausgezeichnet, die laut David Cain, IP Legal Director von GF mit Sitz in der Fab 9 in der Nähe von Burlington, Vermont, "die leuchtenden Sterne des Unternehmens in Bezug auf Innovation sind ... Personen, die eine erstaunliche Karriere als Erfinder und Patentinhaber hinter sich haben".

Die Anerkennung der jährlichen Kohorte von Meistererfindern ist eine von vielen Aktivitäten im Rahmen der Patentwoche, die das Erfinden von Arbeitnehmern fördern und hervorheben sollen. Durch regionale Podiumsgespräche, Schulungen und Workshops zum Thema Patente können sich die Mitarbeiter über den Patentierungsprozess und die verfügbaren Ressourcen informieren. 

Eine Kultur der Innovation führt zur Differenzierung

Neben der Anerkennung und Würdigung der Erfolge der Erfinder von GF gibt es laut Cain auch externe Vorteile für das Master Inventor Programm und die Innovationskultur von GF. Patente und geistiges Eigentum können als Messlatte dienen - über Umsatz, Design Wins und neue Kunden hinaus - was die wichtige Rolle von GF in der Halbleiterindustrie und der globalen Lieferkette weiter unterstreicht, sagte er. 

"Neue Patente und geistiges Eigentum sind entscheidend für den Schutz, die Aufrechterhaltung und das Wachstum unseres breiten Spektrums an differenzierten Plattformen, Funktionen und spezialisierten Anwendungslösungen", sagte Cain. "Differenzierung ist ein wichtiger Schwerpunkt bei GF, und unsere Technologen und Erfinder spielen eine wichtige Rolle bei dieser Differenzierung, indem sie ihre großartigen Innovationen einbringen und sie in unsere IP-Pipeline einbringen, damit wir sie schützen können.

Eingliederung und Vielfalt durch Mentorenschaft

Mentoring und Lehre sind wichtige Aspekte der Mission von GF, eine integrative Erfinderkultur zu unterstützen. Diese Unterstützung wird durch das Engagement der Erfinder von GF ermöglicht, die für ihre Kollegen und andere Teammitglieder eine Ressource darstellen.

Dieses Jahr ist GF stolz darauf, den GF Diversity in Inventorship Champion 2022 zu verleihen. Mit dieser Auszeichnung, die von mehreren unserer Employee Resource Groups und Unternehmensteams gesponsert wird, wird ein Mitarbeiter von GlobalFoundries geehrt, der ein produktiver Erfinder und Innovator ist, der sich der Lehre, Betreuung, Ermutigung und Unterstützung von Nachwuchsingenieuren auf dem Weg zum Erfinder verschrieben hat, insbesondere von Nachwuchsingenieuren, die Frauen oder Mitglieder anderer historisch unterrepräsentierter Gruppen sind.

Der Preisträger ist einer von vielen, die für ihre harte Arbeit bei der Schaffung einer neuen und vielfältigeren Generation von Erfindern nominiert wurden. Alle Nominierten sind großartige Beispiele für das Engagement von GF für eine vielfältige und integrative Kultur und Gemeinschaft.

Halten Sie die Augen offen, wenn GF in Kürze den GF Diversity in Inventorship Champion 2022 bekannt gibt!

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