Sonntag, Juli 3, 2022
Anzeige

Magdeburg auf dem Sprung in die Zukunft

Anzeige

Folge uns

Was verbindet sich für Magdeburg mit der Intel-Investition von rund 17 Milliarden Euro | Von Prof. Dr. Viktor Otte

Nun ist es amtlich: Intel kommt nach Magdeburg und wird hier eine der größten Chipfabriken Europas aufbauen. Am 15. März fiel der erlösende Satz von Intel-CEO Pat Gelsinger während einer Online-Pressekonferenz, die aus Santa Clara (Kalifornien), dem Hauptsitz des Unternehmens, übertragen wurde. Er sprach von einer „silicon junction“, einem Silikon-Knotenpunkt, der in Magdeburg entstehen soll.

Die Intel-Corperation wird in einem europaweit konzipierten Projekt mit einem gesamten Volumen von 80 Milliarden Euro in einer ersten Ausbaustufe 17 Milliarden in Magdeburg in zwei Chipfabriken investieren. Der Bau der beiden Fabriken soll in der ersten Hälfte des Jahres 2023 beginnen, der Produktionsbeginn ist für 2027 vorgesehen. Intel gehört zu den weltweit führenden Chipherstellern mit rund 120.000 Beschäftigten. Produktions- und Teststätten gibt es in den USA, in Costa Rica, Irland, Israel, China, Vietnam und Malaysia. Nun kommt es zu einer Erweiterung. Mit dem sogenannten „European Chips Act“ vom Februar dieses Jahres hat sich die Europäische Union dazu verpflichtet, bei der Chip-Produktion unabhängiger zu werden und bis 2030 in der EU bis zu 20 Prozent der weltweit notwendigen Mikrochips zu produzieren. Dazu werden insgesamt 43 Milliarden Euro zur Verfügung gestellt. Intel dockt an diese Initiative an. Davon profitiert nun Magdeburg, nicht Penzing in Bayern, Schwerin und auch nicht Dresden, wie von vielen erwartet wurde. Neben Magdeburg soll der Standort Irland erweitert werden und ggf. Italien dazukommen.

Die Vorbereitung der Ansiedlung in Magdeburg wurde unter höchster Geheimhaltungsstufe seit 2021 behandelt. Involviert waren Stadt, Landesregierung, Bundesregierung und die EU. Trotzdem sickerte einiges durch: Bereits am 25. Februar schrieb die Frankfurter Allgemeine Zeitung: „Der amerikanische Chiphersteller Intel will offenbar seinen milliardenschweren europäischen Fabrikkomplex vor den Toren von Magdeburg errichten … Demnach gehe es um den Bau einer sogenannten „Megafab“, die aus mehreren Halbleiterwerken besteht. Diese haben ein Investitionsvolumen von je rund 10 Milliarden Euro und sollen alles in allem mehr als 20.000 Arbeitsplätze schaffen. Die Ansiedelung wäre die größte Einzelinvestition in der jüngeren Geschichte der Bundesrepublik.“ Die Zahlen wurden in den letzten Tagen etwas präzisiert. Man spricht nun in der ersten Ausbaustufe von 3.000 direkten Mitarbeitern und etwa 10.000 Beschäftigten in der Peripherie.

Inzwischen haben Vertreter von Politik, Wirtschaft und Gesellschaft in vielfältigen Kommentaren die Bedeutung dieser Investition für alle Bereiche unseres Lebens ausführlich und auch euphorisch bewertet. Diese Aussagen müssen nicht wiederholt werden. Lassen Sie uns deshalb einige andere Aspekte betrachten.

Der gescheiterte Versuch einer Aufholjagd

Vor der Wende waren in Ostdeutschland zwar mehrere Unternehmen mit der Entwicklung und Produktion mikroelektronischer Bauelementen befasst, aber nur zwei Städte stark in die Forschung zu moderner Halbleitertechnik involviert, Jena und Dresden. In Jena, genauer im ehemaligen Kombinat Carl Zeiss Jena, begann schon in den siebziger Jahren, gesteuert durch den Rat für Gegenseitige Wirtschaftshilfe der sozialistischen Länder (RGW) eine Aufholjagd auf dem Gebiet der Mikroelektronik, weil die kommunistischen Führungen begriffen hatten, dass sie ohne moderne Halbleitertechnik kaum eine industrielle Weiterentwicklung würden gestalten können. Die DDR wurde mit der Entwicklung beauftragt und mit einer massiven Kraftanstrengung wurde eine Zusammenarbeit von Carl Zeiss mit dem Zentrum für Mikroelektronik Dresden, dem Werk für Mikroelektronik Erfurt, dem Werk Elektronik Gera, dem Halbleiterwerk Frankfurt/Oder, den keramischen Werken Hermsdorf, der Friedrich Schiller Universität Jena, der Technischen Universität Dresden, der Akademie der Wissenschaften der DDR, dem Zentrum für wissenschaftlichen Gerätebau Berlin und diversen weiteren Unternehmen und Forschungseinrichtungen gestartet. Man erkennt schon an dieser Aufzählung, dass es sich um ein riesiges Projekt handelte und man erkennt auch, welche wissenschaftlichen aber auch technologischen Herausforderungen von einem solchen Vorhaben ausgehen. Das blieb natürlich dem sogenannten „Nichtsozialistischen Ausland“ nicht verborgen und es versuchte massiv, durch das schon bestehende Handelsembargo sogenannter strategisch bedeutender Produkte massiv Einfluss auf die Entwicklung zu nehmen. Das „Coordinating Committee on Multilateral Export Controls (COCOM)“ verhinderte durch einschneidende Handelseinschränkungen und verschiedene Restriktionsmaßnahmen, dass die DDR am Weltfortschritt partizipieren konnte. Das Unternehmen von Schalk-Golodkowski, die sogenannte „Kommerzielle Koordinierung (KOKO)“ versuchte zwar, wichtige Ausrüstungskomponenten illegal zu beschaffen, aber die Dimension dieser Aufgabe war nicht zu bewältigen. Die gesetzten Ziele waren deshalb vorerst auch relativ bescheiden. Während Japan schon in der Endphase an einem 4-Mbit-Speicher arbeitete und Projekte für 16 Mbit und 64 Mbit in der Planung waren, begnügte sich die DDR mit der Entwicklung eines 1-Mbit-Speicherchips, der am 2. Oktober 1988 von Erich Honecker an Michael Gorbatschow übergeben und dann, publikumswirksam, 1989 auf der Leipziger Frühjahrsmesse unter dem Namen „U6 1000“ vorgestellt werden konnte. Die Chip-Produktion erfolgte im Zentrum Mikroelektronik Dresden, zu dieser Zeit ein Teilbetrieb des Kombinates Carl Zeiss Jena. Unabhängig vom bereits existierenden Weltstand war das eine enorme Leistung aller beteiligten Mitarbeiter und Einrichtungen.

Einige technisch-technologische Herausforderungen

Um sich wenigstens eine kleine Vorstellung von den geometrisch-technischen Parametern des 1-Mbit-Chips machen zu können: 1 Mbit sind eine Million, also 106 Bit, die zu speichern sind. Auf dem Chip (5,1 * 12,85 mm) waren dazu 2,3 Millionen Transistoren integriert. Auf einem Wafer (so werden die Siliziumscheiben genannt, auf denen die Chips erzeugt werden), mit damals 125 mm Durchmesser ließen sich 90 Chips abbilden. Die Strukturbreite, d. h. der Abstand zwischen den Leiterzügen auf dem Chip lag bei 1,2 Mikrometer, also 0,0012 mm. Siemens produzierte zu dieser Zeit bereits eine Million ähnlicher Chips wöchentlich mit einer Gutausbeute von 70 Prozent.

Heute, gut 30 Jahre später, sind die Weiterentwicklungen enorm, die Technologie der Chipherstellung ist aber vielfach gleich geblieben. Ich nenne sie mal kurz, damit der technisch interessierte Leser eine Vorstellung vom Herstellungsprozess bekommt. Sehr vereinfacht dargestellt sind folgende Prozessschritte zu realisieren: Voraussetzung für die Herstellung der Chips ist im Allgemeinen hochreines Silizium als Halbleiter (es gibt allerdings auch Chips aus Germanium, Galliumarsenit, Silizium mit speziellen Dotierungen oder polykristallinen Werkstoffen), das in speziellen Verfahren als Einkristall gezüchtet wird. Es entstehen zylindrische Stäbe, die im Weiteren in Scheiben, die sogenannten Wafer, getrennt werden. Die weitere Erzeugung der Chips erfolgt im Schwerpunkt durch lithografische Verfahren. Dazu wird auf dem Wafer eine Schicht aufgetragen, auf die durch ein Belichtungsverfahren (optische Belichtung, Belichtung mit Elektronen, Ionen, oder Röntgenstrahlen) die elektronische Schaltung übertragen wird, die vorher in einem rechnergestützten Entwurfsprozess erzeugt wurde. Nach der Belichtung werden entweder die belichteten oder die unbelichteten Areale des „Fotolacks“ entfernt, auf dem Wafer verbleibt die elektronische Struktur. Der Wafer wird in einzelne Chips zertrennt, die dann mit elektrischen Anschlüssen versehen (gebondet) und zu einsetzbaren elektronischen Bauelementen/Leiterplatten komplettiert (ggf. vergossen) werden.

Heute sind bereits Waferdurchmesser (bei Silicium) von 450 mm in der Anwendung, die Strukturbreiten liegen vielfach im Nanobereich, d. h. bei 10-9 m. Hier werden schon physikalische Grenzen erreicht, denn trotz der extrem geringen Ströme kommt es zu schwer beherrschbarer Wärmeentwicklung. In allen Prozessschritten ist höchste Präzision erforderlich, die speziellen Arbeiten erfolgen in Reinsträumen. Das Arbeitspersonal trägt Hauben, Masken und spezielle Kleidung. Jedes kleinste Staubkörnchen kann den gesamten investierten Aufwand in die Wafer-Strukturierung zerstören. In Abhängigkeit von der Anzahl der monatlich hergestellten Wafer werden Chip-Fabriken in der Branche auch als „Megafab“ oder „Gigafab“ bezeichnet. „Megafab“ produzieren ca. 50.000 Wafer pro Monat, bei Gigafab sind es pro Monat 80.000 bis 100.000 Wafer. Intel plant in Magdeburg eine Giga-Fabrik mit bis zu acht zusammenhängenden Produktionsstätten.

Der psychologische Wandel der Stadt

Magdeburg ist durch seinen Maschinenbau groß und berühmt geworden. Über 150 Jahre haben Firmen wie Krupp-Gruson oder das SKET, um nur zwei Beispiele zu nennen, die Stadt geprägt, wenn es auch durch Krieg, Landesteilung, Wiedervereinigung und damit zusammenhängenden Werkschließungen und Neugründungen ein ständiges Auf und Ab gab. Das ist weder an der Stadt noch an ihrer Bevölkerung spurlos vorübergegangen. Nach ihrer zweimaligen Zerstörung, im 30-jährigen Krieg durch den Angriff von Tilly am 10. Mai 1631 und nach dem verheerenden Bombenangriff am 16. Januar 1945 hat sie sich immer wieder aufgerafft und ist heute auf dem Weg zu einer modernen und pros-perierenden Großstadt. Jetzt ist sie dabei, einen weiteren großen Schritt in ihrer Entwicklung zu tun, ihr Industrieprofil wird sich erweitern. Neben einer Stadt des Maschinenbaus wird sie zu einer Stadt der Halbleiterindustrie werden.

Der Magdeburger Maschinenbauer war es gewöhnt, Teile mit Toleranzen von wenigen Mikrometern herzustellen. Seine Umgebung war die Werkhalle, oft laut und schmutzig. Das wird sich für alle, die in der unmittelbaren Chip-Produktion tätig sein werden, grundsätzlich ändern. Die zu beherrschenden geometrischen Abmessungen liegen nun im Nanobereich. Die Änderung der Arbeitsbedingungen wird sich auch auf das Verhalten des Einzelnen im Privaten und damit letztlich auf die Psyche der Stadt auswirken, wenn man das mal so sagen darf. Magdeburg könnte „feinfühliger“ werden und das Image des „rauen“, aber herzlichen Maschinenbauers abstreifen.

Welche Produktionstiefe Intel in Magdeburg realisieren wird ist noch unbekannt. Wird es nur die Produktion der Chips geben oder auch eine begleitende Entwicklung und Fertigung von Produktionsausrüstungen, die von externen Anbietern durchgeführt wird. Das wird neben den unmittelbar bei Intel Beschäftigten zusätzliche Arbeitsplätze im Umfeld erzeugen. Die in Magdeburg ansässigen Forschungseinrichtungen, vor allem aber die Universität werden in ihren gesamten Fachprofilen profitieren und es ist wahrscheinlich, dass viele Studenten Magdeburg dann nicht nur als Ausbildungsplatz sondern auch als Arbeitsort wählen werden. Neue Forschungs- und Produktionseinrichtungen werden auch im weiteren Umland hinzukommen. Eine bittere Pille gibt es trotzdem noch zu schlucken: Die europäische Zentrale für Forschung und Entwicklung wird Intel in Frankreich einrichten.

Die künftig in Magdeburg hergestellten Chips sind Grundelemente für Speicher- und Prozessortechnik in vielfältigsten Anwendungen, vom klassischen Computer über das Mobiltelefon, den Roboter, das Videospiel, das Auto und bis zum Kaffeeautomaten. Ohne diese Bauelemente werden wir das weltweit angebrochene Zeitalter der Digitalisierung nicht erfolgreich meistern können. Wie aber auf die Dampfmaschine der Verbrennungsmotor und der Elektromotor folgte, wird auch die Chip-Technologie in der Zukunft abgelöst oder zumindest erweitert durch Entwicklungen, die im Labormaßstab heute schon genutzt werden. Wir reden über Quantencomputer und Analogcomputer mit neuromorphen Strukturen. Magdeburg hat sich dann aber bereits neu aufgestellt und wird bei diesen Zukunftstechnologien im Weltmaßstab ein gewichtiges Wort mitreden können.

WEITERE
Magdeburg
Klarer Himmel
16.7 ° C
17.2 °
16.7 °
65 %
1.3kmh
0 %
So
30 °
Mo
26 °
Di
27 °
Mi
23 °
Do
18 °

E-Paper