Mit Moore4Power startet unter Führung von Infineon ein großes europäisches Forschungsprojekt, das die nächste Generation der Leistungselektronik entwickeln soll. Das Vorhaben ist Teil des Chips Joint Undertaking und zeigt, wie stark die europäische Halbleiterindustrie auf strategische Kooperationen, Energieeffizienz und industrielle Verwertbarkeit setzt.
Moore4Power ist auf drei Jahre angelegt und verfügt nach Unternehmensangaben über ein Gesamtvolumen von 91 Millionen Euro. Beteiligt sind 62 Partner aus 15 Ländern, darunter große Unternehmen, Mittelständler, Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Das Projekt soll Kompetenzen bündeln, Lieferketten stärken und technische Lösungen schneller in industrielle Anwendungen überführen.
Leistungselektronik kommt etwa in Windkraftanlagen, Ladeinfrastruktur, elektrischen Antrieben, Stromnetzen, Rechenzentren und industriellen Anlagen zum Einsatz. Je geringer die elektrischen Verluste sind, desto weniger Energie geht als Wärme verloren. Das verbessert die Effizienz, senkt den Kühlbedarf und kann Bauteile kompakter sowie langlebiger machen.
Die klassische Chipverkleinerung reicht nicht mehr aus
Über Jahrzehnte galt in der Chipbranche die Verkleinerung von Transistoren als zentraler Fortschrittsmotor. Bei Leistungselektronik gelten jedoch andere Anforderungen. Hier geht es nicht nur um die Zahl der Transistoren, sondern auch um hohe Spannungen, große Ströme, Wärmeentwicklung, Schaltgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit.
Moore4Power verfolgt deshalb einen Ansatz, der sich an der sogenannten More-than-Moore-Logik orientiert. Dabei stehen nicht allein kleinere Strukturen im Mittelpunkt, sondern das Zusammenspiel verschiedener Technologien, Materialien und Funktionen. Entscheidend ist, wie einzelne Komponenten zu einem leistungsfähigen und zugleich wirtschaftlichen Gesamtsystem verbunden werden.
Heterogene Integration soll Technologien verbinden
Im Zentrum des Projekts steht die heterogene Integration. Dabei werden unterschiedliche Halbleitertechnologien, Materialien und Funktionen in engere Systeme zusammengeführt. Dazu gehören klassische Siliziumbauelemente ebenso wie Komponenten aus Siliziumkarbid und Galliumnitrid. Hinzu kommen Sensorik, Steuerung, Kommunikation und Verbindungstechnologien.
Für besonders anspruchsvolle Anwendungen gewinnen sogenannte Wide-Bandgap-Halbleiter an Bedeutung. Siliziumkarbid und Galliumnitrid gelten vor allem dort als interessant, wo hohe Spannungen, schnelle Schaltvorgänge, hohe Temperaturen oder geringe Energieverluste gefragt sind. Beide Materialien können Stromwandler kleiner und effizienter machen. Gleichzeitig stellen sie Hersteller vor neue Herausforderungen bei Fertigung, Packaging, Kühlung und Systemintegration.
Moore4Power will diese Technologien nicht isoliert betrachten. Das Projekt soll untersuchen, wie unterschiedliche Bauteile sinnvoll kombiniert werden können. Dabei geht es auch um die Frage, welche Technologie für welchen Teil eines Systems am besten geeignet ist. Entscheidend ist, Leistung, Kosten, Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit in ein ausgewogenes Verhältnis zu bringen.
Power-Chiplets könnten die Entwicklung flexibler machen
Ein weiterer Schwerpunkt sind sogenannte Power-Chiplets. Dabei werden Funktionen nicht zwingend auf einem einzigen großen Chip integriert, sondern auf mehrere kleinere Bausteine verteilt. Diese lassen sich je nach Anwendung zu einem System zusammensetzen. Das Prinzip ist aus anderen Bereichen der Halbleiterindustrie bekannt und soll nun stärker für die Leistungselektronik nutzbar gemacht werden.
Modulare Architekturen könnten es Herstellern ermöglichen, bestehende Bausteine für verschiedene Produkte wiederzuverwenden. Statt jede Variante vollständig neu zu entwickeln, könnten Unternehmen einzelne Chiplets austauschen oder neu kombinieren. Das würde Entwicklungszeiten verkürzen und die Anpassung an unterschiedliche Kundenanforderungen erleichtern.
Die Umsetzung bleibt anspruchsvoll. Unterschiedliche Chiplets müssen elektrisch, thermisch und mechanisch zuverlässig zusammenarbeiten. Auch Schnittstellen, Testverfahren und Fertigungsprozesse müssen aufeinander abgestimmt sein. Moore4Power soll deshalb nicht nur einzelne Bauteile erforschen, sondern komplette Integrationskonzepte entwickeln und bewerten.
Europa will Forschung schneller in Produkte überführen
Das Projekt hat auch eine industriepolitische Dimension. Europa verfügt über starke Unternehmen und Forschungseinrichtungen in der Leistungselektronik, steht jedoch im internationalen Wettbewerb unter Druck. Besonders wichtig ist deshalb, Forschungsergebnisse schneller in marktfähige Produkte zu überführen und Wertschöpfung in Europa zu halten.
Neue Lösungen müssen sich nicht nur im Labor bewähren. Sie müssen sich auch in bestehenden Produktionsumgebungen fertigen lassen, wirtschaftlich skalierbar sein und die Anforderungen industrieller Kunden erfüllen. Gerade in Automobilindustrie, Energietechnik und Bahninfrastruktur sind hohe Sicherheitsanforderungen und umfassende Qualifikationsverfahren üblich.
Energieeffizienz wird zum Wettbewerbsfaktor
Der Bedarf an leistungsfähiger Leistungselektronik wächst, weil immer mehr Bereiche elektrifiziert werden. Elektrofahrzeuge benötigen effiziente Umrichter und Ladegeräte. Erneuerbare Energien müssen in Stromnetze integriert werden. Industriebetriebe wollen ihren Energieverbrauch senken. Gleichzeitig benötigen auch Rechenzentren effizientere Stromversorgungen.
In all diesen Anwendungen können kleine Effizienzgewinne große Auswirkungen haben. Bei Millionen Fahrzeugen, Ladepunkten, Maschinen oder Netzkomponenten summieren sich eingesparte Energiemengen erheblich. Leistungselektronik wird damit nicht nur zu einer technischen Schlüsselkomponente, sondern auch zu einem wirtschaftlichen Wettbewerbsfaktor.
Für Infineon bietet die Leitung von Moore4Power die Möglichkeit, seine Position in einem strategisch wichtigen Markt weiter auszubauen. Der Erfolg wird jedoch davon abhängen, ob aus Forschungsergebnissen belastbare Produkte und Produktionsverfahren entstehen. Entscheidend sind nicht nur technische Demonstratoren, sondern auch Kosten, Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit im realen Betrieb.
Moore4Power steht damit beispielhaft für einen Wandel in der Halbleiterentwicklung. Fortschritt entsteht nicht mehr ausschließlich durch immer kleinere Strukturen. Wichtiger wird das intelligente Zusammenspiel verschiedener Materialien, Bauteile und Systemfunktionen. Gelingt dieser Ansatz, könnte Europa seine Position bei nachhaltiger Leistungselektronik stärken und zugleich einen Beitrag zu effizienteren Energie- und Industriesystemen leisten.
