Mikroelektronik

Mikroelektronik

Software

Reinraum

Ein Reinraum ist ein kontrollierter Raum, in dem die Konzentration von Partikeln in der Luft auf ein Minimum reduziert wird, um eine saubere Umgebung für die Herstellung von Chips zu gewährleisten. In einem Reinraum werden strenge Maßnahmen ergriffen, um die Luftreinheit, Temperatur und Feuchtigkeit zu kontrollieren. Mitarbeiter tragen spezielle Kleidung. Somit ist die Luft in den Produktionshallen sauberer als in einem OP-Saal. Hier ein Beispiel: Wenn ein einzelnes Haar in einen Reinraum gelangt, könnte schon die Oberfläche eines Wafers beschädigt werden, was zu einem fehlerhaften Chip führen würde.

Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von etwa 50 bis 100 Mikrometern. Zum Vergleich: Die Strukturen auf modernen Mikrochips sind oft nur wenige Nanometer groß, das heißt, sie sind tausendmal kleiner als der Durchmesser eines Haares.

Quelle: Technische Universität Braunschweig. (o. J.). Umformen metallischer Nanopartikel. Abgerufen am 15. Juli 2024, von https://www.tu-braunschweig.de/ifw/forschung/neue-werkstoffe/umformen-metallischer-nanopartikel

Was ist ein Reinraum und wie funktioniert er?

Mikrochips

Mikrochips, auch integrierte Schaltkreise (ICs) genannt, bestehen meist aus Silizium. Sie werden in Reinräumen unter extrem sauberen Bedingungen hergestellt. Du möchtest einen Einblick in die Fabrik werfen? Klick auf den Button und erkunde die Chipfabrik von Bosch in Dresden.

Mikrochips haben die Art und Weise, wie wir leben und arbeiten, revolutioniert. Sie sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Ohne Mikrochips würde kein Smartphone, kein Fernseher und auch keine elektrische Zahnbürste mehr funktionieren.

Zur virtuellen Fab Tour

Gelblicht - Warum ist im Reinraum alles gelb?

Gelblicht wird in Reinräumen verwendet, um die empfindlichen Fotolacke zu schützen, die in der Mikrochip-Herstellung eingesetzt werden. Diese Fotolacke reagieren auf bestimmte Wellenlängen des Lichts, insbesondere auf kurzwelliges, blaues und ultraviolettes Licht. Wenn sie ungeschützt diesem Licht ausgesetzt werden, könnten sie unerwünschte chemische Reaktionen eingehen und die feinen Muster, die auf die Wafers übertragen werden, verfälschen.

Durch die Verwendung von Gelblicht, wird sichergestellt, dass die Fotolacke nur dann reagieren, wenn es im kontrollierten Produktionsprozess beabsichtigt ist. Dies trägt wesentlich dazu bei, die Präzision und Qualität der Mikrochips zu gewährleisten.

Bildquelle: René Höltschi (2021). Bosch eröffnet Chip-Werk in Dresden. Neue Zürcher Zeitung. Abgerufen am 15. Juli 2024, von https://www.nzz.ch/wirtschaft/bosch-eroeffnet-chip-werk-in-dresden-nzz-ld.1629105

Künstliche Intelligenz

Künstliche Intelligenz (KI) ist eine Technologie, bei der Computer und Maschinen so programmiert werden, dass sie Aufgaben erledigen können, die normalerweise menschliches Denken erfordern. Dazu gehören Dinge wie Lernen, Problemlösen und das Verstehen von Sprache.

KI findet in vielen Bereichen unseres Lebens Anwendung. Hier sind einige Beispiele:

  • Selbstfahrende Autos: Diese Fahrzeuge nutzen KI, um sicher im Straßenverkehr zu navigieren, Hindernisse zu erkennen und Entscheidungen in Echtzeit zu treffen.
  • Sprachassistenten: Anwendungen wie Siri und Alexa verstehen und beantworten Fragen, spielen Musik ab oder steuern Smart-Home-Geräte.
Was ist KI genau?

Change the World

Als Chip-Designerin Emma aus dem Jahr 2050 zufällig eine Karte für eine alte Spielekonsole findet, ahnt sie nicht, welche spannende Aufgabe sie erwartet. Kann sie zusammen mit Max im Jahr 2025 die Arbeitswelt der Zukunft verändern?

Ein spannender Film über IC-Design!

Film Starten

Wie kann man sich Mikro- und Nanometer vorstellen?

Ein Mikrometer (µm) entspricht etwa einem Millionstel (1/1.000.000) eines Meters. Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von 50 bis 100 Mikrometer.

Ein Nanometer (nm) entspricht etwa einem Milliardstel (1/1.000.000.000) eines Meters. Das ist noch kleiner als ein Mikrometer (µm) und entspricht ungefähr der Größe von etwa zehn Wassermolekülen, die hintereinander angeordnet sind.

 

Anwendungsbereiche Mikrochips

Tagtäglich verwenden wir tausende von ihnen, kein technisches Gerät würde ohne sie funktionieren: unterschiedlich kleine Mikrochips, manche so winzig wie der Kopf eines Streichholzes. 

Wusstest du, wie viele Chips in einem Smartphone oder einem Hybridauto verbaut sind?

Quelle: Silicon Saxony. (2023). *NEXT 2023: Mikroelektronik*. Abgerufen von https://silicon-saxony.de/wp-content/uploads/2023/11/NEXT_2023_Mikroelektronik_SiliconSaxony_Link.pdf

Transistor

Ein Transistor ist ein kleines, elektronisches Bauteil, das wie ein Schalter oder Verstärker funktioniert. Man kann ihn sich wie ein Ventil vorstellen, das den Fluss von elektrischer Energie steuert. Wenn eine kleine Menge Strom an einen bestimmten Teil des Transistors angelegt wird, erlaubt er einer größeren Menge Strom durch einen anderen Teil zu fließen.

Herstellung eines Wafers - Ein Hochhaus-Modell

Stell dir vor, die Herstellung eines Wafers ist wie der Bau eines modernen Hochhauses:

Grundsteinlegung (Gewinnung von Silizium):

Alles beginnt mit der Gewinnung von hochreinem Silizium aus Quarzsand, ähnlich wie der Grundstein eines Gebäudes gelegt wird.

Fundament (Schmelzen und Formen):

Das Silizium wird geschmolzen und zu einem massiven Einkristallstab geformt, der als das stabile Fundament des Hochhauses dient. Dieser Stab wird auch „Ingot“ genannt.

Stockwerke (Schneiden und Polieren):

Der Einkristallstab wird in dünne Scheiben geschnitten, die wie die einzelnen Stockwerke eines Hochhauses sind. Diese Scheiben werden sorgfältig poliert, um eine glatte und ebene Oberfläche zu erhalten, ähnlich wie der Boden eines jeden Stockwerks vorbereitet wird.

Innenausbau (Fotolithografie, Ätzen und Dotieren):

Auf jedem Stockwerk (Wafer) werden durch verschiedene Prozesse, wie Fotolithografie, Ätzen und Dotieren, die komplexen Strukturen eingebaut. Diese Prozesse entsprechen dem Innenausbau des Hochhauses, bei dem Wände, Leitungen und Räume gestaltet werden. Dabei entstehen Millionen von Transistoren und anderen elektronischen Bauteilen in mehreren Schichten, die wie verschiedene Installationen in den Stockwerken angeordnet sind.

Abschluss (Zerschneiden und Einbau)

Nach Abschluss der Arbeiten wird das Hochhaus (Wafer) in einzelne Wohnungen (Chips) unterteilt. Diese Wohnungen werden dann weiterverarbeitet und in verschiedene Stadtteile (elektronische Geräte) eingebaut.

Wie beim Bau eines Hochhauses erfordert die Herstellung eines Wafers präzise Planung, hochwertige Materialien und sorgfältige Verarbeitungsschritte. Jeder Wafer ist die Basis für zahlreiche Mikrochips, die in den unterschiedlichsten Geräten unseres Alltags zum Einsatz kommen.

*Hiermit wird darauf hingewiesen, dass für die Erstellung des nachstehenden Textes sowie des beigefügten Bildes eine Künstliche Intelligenz (KI), namentlich Copilot, verwendet wurde. Jegliche Inhalte, die durch diese KI generiert wurden, unterliegen den geltenden Urheberrechtsbestimmungen und Nutzungsrichtlinien von Copilot.

Praktikum in der Mikroelektronik-Branche

Informationen folgen

Infineon Dresden

Zeiss Digital Innovations Dresden

Women in Tech

Sarah Detzler hat Mathe schon immer geliebt. Sie hat sich nie von Geschlechterstereotypen abhalten lassen, sondern ist ihrer Leidenschaft treu geblieben und arbeitet heute als Data Scientist bei SAP.

Zum Video

Software

Software ist alles, was auf einem Computer läuft, aber man nicht anfassen kann. Es sind die Programme und Anweisungen, die dem Computer sagen, was er tun soll. Während Hardware die physischen Teile eines Computers sind, ist Software das, was diese Teile steuert und ihnen Funktionalität verleiht.

Eigenschaften:

  • Software kann man nicht anfassen – sie besteht aus Code und Daten.
  • Sie sagt der Hardware, was sie tun soll.
  • Software kann durch Updates verbessert oder verändert werden, ohne dass man die Hardware anfasst

 

Betriebssysteme: App, Windows, macOS, iOS, Android.

Robotik

Text kommt noch….

Mehr erfahren

Hardware

Hardware ist alles an einem elektronischen Gerät, das man anfassen kann. Es sind die physischen Teile, aus denen ein Gerät besteht.

Eigenschaften:

  • Hardware kann man sehen und anfassen.
  • Führt Aufgaben aus, die die Software ihr vorgibt
  • Wenn etwas kaputtgeht, muss es oft physisch repariert oder ersetzt werden

 

Beispiele: Tastatur, Maus, Bildschirm, Festplatte, Prozessor, Ozobot

Zu den Komponenten eines Computers

Wafer

Ein Wafer ist eine dünne Scheibe meist aus hochreinem Silizium, die als Grundlage für die Herstellung von Mikrochips dient. Wafer sind typischerweise nur wenige Millimeter dick, können aber einen Durchmesser von bis zu 300 Millimetern haben. Auf einem Wafer sind Ohne Wafer wäre die Produktion von Mikrochips, die in Computern, Smartphones, medizinischen Geräten und zahlreichen anderen Anwendungen eingesetzt werden, nicht möglich.

Mehr erfahren