Cool Silicon: Energie sparen mit cooler Elektronik

Mikro- und Nanoelektronik sind Schlüsseltechnologien für energieeffiziente Lösungen in der digitalen Zukunft. Der Spitzencluster Cool Silicon sorgt dafür, dass Deutschland im Vergleich ganz vorne mitspielt.

Mit der zunehmenden Digitalisierung und Globalisierung wächst auch der Bereich Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) – mit gravierenden Folgen für die Umwelt: Der Einsatz von IKT-Systemen verursacht mittlerweile zwei Prozent der weltweiten Kohlendioxid-Emissionen, das entspricht einem Viertel aller Pkw-Emissionen. Um die Umwelt zu entlasten und Energiekosten zu sparen, bedarf es einer energieeffizienteren Mikro- und Nanoelektronik für die IKT. Genau dieses Ziel verfolgt der Spitzencluster Cool Silicon. Eingebettet in den übergeordneten Cluster Silicon Saxony hat er die Region um Dresden durch herausragende Forschungs- und Innovationsleistungen im Zeichen „cooler“ Elektronik als einen der führenden europäischen Mikroelektronik-Standorte entscheidend mitgeprägt. Das Produktspektrum der rund 60 Cluster-Mitglieder aus Wissenschaft und Wirtschaft reicht dabei von Prozessoren über Grafikchips und Controller bis hin zu Sensoren.

Von Ende 2008 bis 2014 in der ersten Runde des Spitzencluster-Wettbewerbs gefördert, konnten die Clusterpartner bis heute 45 Projekte realisieren und teilweise schon in konkrete Technikanwendungen und erfolgversprechende Unternehmensgründungen umsetzen. Im Projekt CoolMaintenance zum Beispiel wurde mit dem Partner Airbus eine energieautarke Sensortechnik entwickelt, die Leichtbaustrukturen in Verkehrsflugzeugen überwacht. Im Projekt CoolComputing legten Clusterpartner den Grundstein für eine Lösung für Rechner und Endgeräte, bei der sich in Zukunft schon beim Entwurf einzelner IT-Komponenten die Energieeffizienz verbessern lässt. Und mit dem CoolRepeater-Projekt trug Cool Silicon maßgeblich dazu bei, dass bei Basistechnologien für W-LAN, Rundfunk und Mobilfunk Energie eingespart werden kann.

In den Jahren der Spitzenclusterförderung hat sich Cool Silicon mit großem Engagement dafür eingesetzt, die Region Sachsen als einen der führenden Mikroelektronik-Standorte in Europa zu etablieren. Nach wie vor ist Energieeffizienz nicht nur hier eines der zentralen Fokusthemen, sondern auch international und speziell in sämtlichen, von Cool Silicon adressierten Bereichen. Mehr noch. Die innerhalb des Spitzenclusters realisierten 45 Einzelprojekte und die hier entwickelten Anwendungen haben weiter an Bedeutung gewonnen. Insbesondere der zielgerichtete Einsatz von Software sowie die Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen, die Kombination und Optimierung von Prozess- sowie Produktionsabläufen stehen mehr denn je im Mittelpunkt des Interesses. Themen wie IoT (Internet der Dinge), Künstliche Intelligenz (KI), stetig wachsende Datenmengen (Big Data) und der Bedarf an immer höheren Übertragungsraten (5G und Breitband) müssen nicht zuletzt aus Kosten-, Ressourcen- und Umweltgründen energieeffizient weiterentwickelt werden.

Das Clustermanagement hat zudem frühzeitig die Weichen dafür gestellt, dass das vorhandene Know-how etwa über ein Cross Clustering in neue Anwendungen wie die Luftfahrt fließen konnte. Beispiel für diese Diversifikationsstrategie ist etwa das Spin-off Cloud & Heat, eines von bisher fünf ausgegründeten Unternehmen: Es vertreibt ein System, bei dem die Abwärme eines Cloud-Servers für die Warmwasserproduktion und die Heizung des Gebäudes genutzt wird.

Um den Erfolg, den das Clustermanagement mit interdisziplinären Kooperationen auf dem Gebiet der energieeffizienten Elektronik legen konnte, fortzuführen, will das Clustermanagement Cool Silicon weiter internationalisieren. Zum Beispiel im Rahmen von iCool. Bei diesem BMBF-geförderten Projekt soll die bisherige Zusammenarbeit u.a. mit Partnerclustern in Belgien und der Tschechischen Republik ausgebaut werden. Vielversprechend ist auch das derzeit laufende Projekt Cool RFID: Dabei wird an passiven RFID-Sensor-Systemen (RFID = radio-frequency identification) geforscht, die besonders energieeffizient und robust für ihren Einsatz etwa in der Materialwirtschaft oder der Logistik ausgelegt sein müssen.

Autorenschaft: Dieter Beste, Thomas Corrinth, Dr. Elena Winter im Auftrag des BMBF, aktualisiert durch den Spitzencluster.