Interviews mit Dresdner Wissenschaftlern über das Forschen in Dresden, geführt von Oliver Jungen

„Man darf sich da nicht ausruhen"
 

Prof. Dr. Thomas Mikolajick

Herr Professor Mikolajick, hätten Sie gedacht, einmal in Dresden zu landen?

Vor 25 Jahren sicher nicht. Ich bin 1996 in die Halbleiterindustrie gegangen, damals bei Siemens, zunächst in Regensburg. Mit der Gründung von Infineon Technologies bin ich dann von Regensburg nach München gewechselt. Dann, um 2001, ging es vom Infineon-Konzern aus eindeutig in Richtung Dresden. Genauer gesagt, orientierte sich der später als Qimonda ausgegliederte und insolvent gegangene Speicherbereich von Infineon mit seiner Technologieentwicklung nach Dresden. Und wer nicht Chips am Computer designt, sondern wie ich in der Technologie selbst arbeitet, der ist vom Zugriff auf die milliardenteure Hochtechnologie abhängig. Um an der Speerspitze der Entwicklung arbeiten zu können, bin ich also - noch innerhalb des Infineon-Konzerns - nach Dresden umgezogen.

Sie erwähnen die Qimonda-Insolvenz. Es war in dieser Branche nicht die einzige. Gehören solche Insolvenzen einfach dazu oder war man zu euphorisch?

Bei den Insolvenzen muss man zwei Aspekte unterscheiden, nämlich Wettbewerbsbedingungen und Subventionsbedingungen. Zum ersten Aspekt: Das Halbleiter-Geschäft ist ein Geschäft mit hohen Investitionen. Läuft der Markt gut, wird schnell bei allen Herstellern in neue Kapazitäten investiert, und es kommt dann zwangsläufig zu einer signifikanten Überproduktion, die der Markt wieder bereinigen muss. Dennoch hat der Halbleitermarkt über diese Zyklen hinweg, also auf mehrere Jahrzehnte gesehen, ein zweistelliges Wachstum. Die Firmen, die durchhalten, profitieren letztlich sehr gut.

Man ahnt schon, dass es bei den Subventionen weniger Hoffnung gibt.

Ja, der zweite Aspekt ist bedauerlicher. Weil die Halbleiter-Industrie so kostenintensiv ist, kommt sie nirgends auf der Welt ohne Subventionen aus. Das ist an sich nicht schlimm, zahlt sich auf lange Sicht aus. Es gibt da aber einen regelrechten Subventionswettbewerb. Jeder Standort wirbt mit Vorteilen. In Deutschland zum Beispiel sind Forschungsprojekte ein wichtiger Bestandteil der Förderung bei risikobehafteten Entwicklungen. Man stellt den Firmen also universitäre Partner an die Seite und steuert so einen Teil der Forschung bei. Auch die Dresden-Erfolgsstory in den Neunzigern wäre nicht ohne Anreize von Land und Bund möglich gewesen. Man hat auf diese Weise erst Siemens, dann AMD ansiedeln können, zwei große Player, die viele weitere Firmen anzogen. Im Hightech-Bereich sind in der Region heute 50.000 Menschen beschäftigt, in der Mikroelektronik allein 20.000. Inzwischen aber wird in der asiatischen Welt und teils in den USA dieser Geschäftszweig als sehr viel gesellschaftsrelevanter angesehen und deutlich stärker gefördert. Das führt dazu, dass viele europäische Firmen ins Hintertreffen geraten, abwandern oder von nordamerikanischen respektive asiatischen Firmen übernommen werden.

Welche Unterstützung haben Sie denn in Dresden, damit die Anwendung Ihrer Innovationen nicht gleich von Asien oder den USA abgesaugt wird?

In Dresden sieht es zum Glück noch ganz gut aus, weil wir die Unterstützung der Stadt und des Landes Sachsen haben. Von der Bundesebene her kommt allerdings derzeit kaum Unterstützung. Auf EU-Ebene regt sich durch die Initiative „Key Enabling Technologies" (KET) nun allmählich wieder etwas.

Sie sind Geschäftsführer der Nanoelectronic Materials Laboratory GmbH (NaMLab), einer 100-prozentigen Tochter der TU Dresden, zudem als Professor am TU-Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik tätig und außerdem Koordinator des BMBF-Spitzenclusters CoolSilicon: drei Vollzeitjobs. Trennen Sie im Kopf die Tätigkeiten strikt voneinander?

Das muss natürlich ineinander greifen, sonst hat das gar keinen Sinn. Wirklich Hand in Hand gehen die NaMLab- und die Uni-Tätigkeit. Bei NaMLab steht die Anwendung im Mittelpunkt, und das ruht oft auf dem auf, was am Lehrstuhl erforscht wird. Die Kooperation mit der Industrie kann eine GmbH allerdings sehr viel strukturierter und flexibler abwickeln. Deshalb ist dieser Ansatz überaus erfolgreich. Etwas darüber hinaus geht die Cool Silicon-Tätigkeit, auch wenn NaMLab hier Projektpartner ist. Bei Cool Silicon, wo Wissenschaft und lokale Mikroelektronik-Wirtschaft zusammenkommen, habe ich es als Koordinator auch mit Standortpolitik zu tun. Das ist mir aber ohnehin ein Anliegen.

Wie sehen Sie Dresden denn als Wissenschaftsregion: Funktioniert die Vernetzung von Wissenschaft und Unternehmen hier besser als an anderen Orten, die Sie kennen gelernt haben?

Eindeutig ja, zumindest im Blick auf die Orte, die ich kennen gelernt habe. Gerade auch der Cool Silicon-Cluster hat zur Intensivierung beigetragen. Die Leute kennen sich viel besser, wissen, wo sie zusammenarbeiten können und auch, wo das nicht sinnvoll ist. Damit sind die Erwartungen an die Partner klar. Es geht hier sehr schnell, Verbundprojekte zu starten. Wichtig ist, dass alle Seiten etwas davon haben. Die Unternehmen machen das schließlich nicht aus reiner Großzügigkeit, sondern aus eigensten Interessen. Es bietet sich für Halbleiter-Unternehmen - wie Infineon und GlobalFoundries - schon deshalb an, mit Forschungseinrichtungen zusammenzuarbeiten, weil die Halbleitertechnik per se extrem innovativ ist. Alle anderthalb Jahren verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip, jedes Mal müssen die Grenzen der Physik aufs Neue gestreckt werden. Man darf sich da nicht ausruhen, sondern muss an der Forschung dran bleiben.

Sprechen auch weiche Faktoren für den Standort Dresden?

Das dynamische Umfeld aus vielen Firmen, die an vorderster Front in der Halbleitertechnik mitspielen, ist äußerst spannend, das ist der Hauptpunkt. Aber Dresdens Anziehung geht natürlich darüber hinaus. Die Stadt selbst ist einfach großartig, allein die Elb-Silhouette! Man hat es auch nicht weit in die Sächsische Schweiz und ins Erzgebirge, was den Freizeitwert extrem steigert. Außerdem hat die Stadt genau die richtige Größe, ist überblickbar, aber doch eine Großstadt. Und nicht zu vergessen: Die Kinderbetreuung funktioniert hier weit besser als im Westen. Das führe ich immer ins Feld, wenn ich Leute nach Dresden holen möchte.

Von Dresden kann Sie also so leicht nichts weglocken?

Es kann immer sein, dass sich Chancen auftun, die so groß sind, dass man darüber nachdenken muss. Aber wenn Sie eine Prognose möchten, würde ich sagen, dass ich dem Standort Dresden noch viele Jahre treu bleiben werde.

Sie vernetzen den Cluster wiederum mit anderen Clustern. Dabei kommen auch Formen wie „Science Speed Datings" zum Einsatz. Was genau ist das und wie kamen Sie auf diese Idee?

Das war ein recht spontaner Einfall eines Vorstandsmitglieds von Cool Silicon, der aber ein voller Erfolg war. Das Motto im Frühjahr war Vernetzung, und so haben wir diese persönliche Form gewählt, bei der sich jeweils zwei Forscher einander wissenschaftlich vorstellen - eine andere Form des Brainstorming also. Wir probieren gerne innovative Formen aus. Letztes Jahr hatten wir auch ein Kunstprojekt.

Den "Cool Silicon Art Award". War das mehr eine PR-Aktion? Oder sehen Sie innere Verwandtschaften der beiden Kreativitätsverdichtungen Kunst und Hochtechnologie?

Wenn ich ehrlich bin, gibt es da unterschiedliche Sichtweisen im Cluster. Ursprünglich wollten wir über diesen Kanal vor allem die Forschung an die Bevölkerung heranbringen, aber man beginnt da ja auch einen Dialog mit einer zunächst einmal fremden Welt. Für mich war das extrem spannend. Ich habe da durchaus neue Anregungen im Denken insgesamt mitgenommen. Den Weg wollen wir jedenfalls weitergehen.

Kommt man als Forschungsdirigent überhaupt noch dazu, selbst zu forschen?

Nicht so viel, wie ich mir das eigentlich wünsche. Ins Labor gehe ich selbst nicht mehr allzu oft. Über die am NaMLab sehr strukturierte Betreuung der Doktoranden gelingt es mir derzeit noch, an der Forschung dranzubleiben. Die Koordinationszeit geht aber natürlich von der Forschungszeit ab. Das muss man abwägen, aber im Moment bin ich ganz zufrieden.

Damit der Leser einen Eindruck davon bekommt, was Sie im NaMLab tun, skizzieren Sie doch bitte kurz eines der anwendungsnahen Projekte.

Aus dem NaMLab-Kosmos bietet sich da - neben vielen anderen - das „Cool Memory"-Projekt an. Wir haben ein bekanntes Material aus der Halbleiterindustrie, das Hafniumoxid, so modifizieren können, dass es ferroelektrisch wird. Das heißt, dass ich in dem Material zwei stabile Polarisationszustände habe. Damit kann ich Informationsspeicherung betreiben. Das ist an sich nicht neu, aber wird bislang nur mit extrem komplizierten Materialien umgesetzt. Wir integrieren das soeben gemeinsam mit Global Foundries in eine 28-Nanometer-Technologie. Das hat uns sehr viel Aufmerksamkeit gebracht.

Was genau ist der Vorteil des modifizierten Hafniumoxids?

Auf jedem Halbleiterchip befinden sich einige Bit nicht-flüchtiger Speicher. Dafür werden heute diverse Technologien verwendet, aber die haben verschiedene Nachteile, darunter den, dass sie alle bei ziemlich hohen Spannungen arbeiten. Das wirkt sich auf die Größe der und den Energiebedarf der Bauelemente aus. Mit unserem Material ist das nicht der Fall. Deshalb sprechen wir von „Cool Memory". So könnte es sein, dass GlobalFoundries bald das weltweit kostengünstigste und energieeffizienteste Halbleitermodul besitzt. Das wäre ein riesiger Wettbewerbsvorteil und ein großer Erfolg für unsere Arbeit.

Warum kooperieren Sie da mit der Industrie?

Die Industrie hat ein eminentes Interesse an dieser Forschung. Jeder Versuch in der 28-Nanometer-Technologie kostet mehr als ein Kleinwagen. Warum GlobalFoundries? Für dieses Unternehmen ist diese Innovation besonders vielversprechend, denn es handelt sich ja um eine Foundry, also ein Unternehmen, das ausschließlich im Auftrag anderer Firmen entwickelnd tätig wird. Es wird also nicht ein einzelnes Produkt entwickelt sondern eine Basistechnologie bereit gestellt, die die Kunden für Ihre Produkte nutzen können. Ein schon verwendetes, aber neuartig modifiziertes Material, mit dem sich viele unterschiedliche Spezifikationen realisieren lassen, ist da höchst attraktiv.

Wie weit sind Sie?

Der Nachweis ist erbracht, dass die Technologie in 28-Nanometern funktioniert. Das ist nicht trivial. Auch wenn im Labor - in großen Strukturen - alles perfekt funktioniert können diese Ergebnisse in vielen Fällen nicht direkt in einen skalierten Halbleiterprozess eingebaut werden. Wir haben nun aber gezeigt, dass es prinzipiell möglich ist. Damit haben wir erst einmal nur einzelne Bits für einen Speicher hergestellt, was natürlich nicht ausreicht. Jetzt geht es also darum, daraus Speichermatrizen zu machen und die Ansteuerung zu entwickeln. Das sind die nächsten Schritte.

Wie lange dauert so etwas in der Regel?

Von dem Status, den wir jetzt haben, dauert es bis zur Fertigungsreife normalerweise 3 bis 10 Jahre. In diesem Fall würde ich eher auf 3 bis 5 Jahre tippen, weil das Material in der Fertigung bereits eingesetzt wird: Wir haben es ja nur modifiziert.

Wie hängt dieses Projekt mit anderen aus Cool Silicon zusammen?

In „Area 1" von Cool Silicon, das sich mit Mikro- und Nanotechnologie beschäftigt, gab es das Leitprojekt „Cool Computing": Hier wurde die Basistransistortechnologie entwickelt, auf die wir jetzt bei „Cool Memory" aufsetzen. Die „Area 2"-Projekte (Informationselektronik) greifen natürlich ebenfalls auf solche Basistechnologien zurück, auch wenn es da um System- und Chipdesign geht.

Arbeitet man in Ihrem Bereich heute stärker interdisziplinär als früher?

Ja. Früher war das Arbeiten in der Halbleitertechnik viel stärker getrennt in Technologie einerseits und System beziehungsweise Design andererseits. Aber heute braucht man alle drei Ebenen, um etwas zu entwickeln, das auf dem Markt erfolgreich sein soll.

Hätten Sie auch da ein Beispiel?

Früher etwa dachten wir von der Technologieseite her, Speichertechnik müsse nahezu perfekt funktionieren, sonst sei sie unverkäuflich. Es ist aber heute so, dass etwa USB-Sticks gar nicht mehr perfekt funktionieren, sondern gleich mit Fehlern und Defekten ausgeliefert werden. Aber das merken Sie gar nicht, denn es gibt auf den Controllern der Speichergeräte heute mächtige Korrekturalgorithmen, die letztlich das ausgeben, was eigentlich hätte gespeichert werden sollen. Um diese technologisch zu beherrschen, muss ein Entwickler zugleich Systeme verstehen, er muss wissen, welche Fehler behebbar sind und welche nicht. Die Vernetzung beider Bereiche ist hier essentiell.

Vielen Dank für das Gespräch.
Experteninterview Prof. Mikolajick | Wirtschaftsstandort – Wissenschaftsstandort Dresden

Exzellenz als Prinzip

Dresdens Erfolg beruht auf den Schlüsseltechnologien Mikroelektronik, Informations- und Kommunikationstechnologie und Software, Neue Werkstoffe und Nanotechnologie sowie Life Sciences und Biotechnologie. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen bringt Dresden voran.