Für das Projekt GENESIS, das sich der Entwicklung nachhaltiger Prozesse und Technologien für die Lieferkette der Halbleiterherstellung widmet, hat sich ein europaweites Konsortium zusammengeschlossen. Die interdisziplinäre Groß-Initiative fördert die Bestrebungen der europäischen Chipindustrie, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen – von der Materialentwicklung bis zur endgültigen Abfallbehandlung. Das Fraunhofer IPMS übernimmt die Federführung für eines der zentralen Arbeitspakete, um chemische Abfälle zu minimieren und Emissionen zu reduzieren.
Das vom CEA-Leti koordinierte dreijährige Projekt bringt 58 Partner aus der gesamten europäischen Halbleiter-Wertschöpfungskette zusammen, von großen Industrieunternehmen und KMU bis hin zu Forschungsinstituten, Universitäten und Industrieverbänden. Im Projekt werden innovative Lösungen in den Bereichen Emissionskontrolle, umweltfreundliche Materialien und Alternativen zu PFAS-basierten Materialien, Abfallminimierung und Wiederverwendung von Rohstoffen vorangetrieben, die im Einklang mit dem Europäischen Green Deal und dem EU Chips Act stehen.
»GENESIS geht die die komplexen Herausforderungen beim Aufbau eines wirklich nachhaltigen Halbleiter-Ökosystems an«, sagt Laurent Pain, Leiter des Programms für nachhaltige Elektronik bei CEA-Leti. »Die Projektstruktur spiegelt sowohl die Dringlichkeit als auch die Chancen des grünen Wandels in Europa wider und wird gestützt durch die sich ergänzenden Fachkenntnisse und die enge Zusammenarbeit aller Partner.«
Fußabdruck der europäischen Halbleiterindustrie verringern
Das Fraunhofer IPMS leitet eines der zentralen Arbeitspakete im Projekt zur Minimierung von chemischen Abfällen und zur Emissionsreduktion. Darüber hinaus untersucht das Institut die Substitution von schädlichen Materialien und Stoffen, die in der Halbleiterproduktion eingesetzt werden. Der Fokus liegt dabei auf PFAS-Chemikalien (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen) und klimaschädlichen Gasen innerhalb des BOSCH-Prozesses. Der entsprechende Arbeitsbereich untersucht und verbessert Recyclingtechniken und Abgasreinigungssysteme, bis hin zur Entwicklung von neueren und effizienteren Reinigungssystemen.
»Der achtsame Umgang mit Ressourcen steht im Mittelpunkt unserer Forschung innerhalb des GENESIS-Projekts«, sagt Dr. Erik Schumann, wissenschaftlicher Leiter des Projekts am Fraunhofer IPMS. »Wir konzentrieren uns auf den Ersatz und die Reduktion des Ausstoßes von klimaschädlichen Gasen wie SF6 oder NF3. Diese Gase sind 10.000-fach schädlicher als CO2, werden aber in der Halbleiterindustrie benötigt. Außerdem kümmern wir uns um die Verringerung des Abfalls, der beim chemisch-mechanischen Polieren entsteht.«, ergänzt er.
45 nachhaltige Ziele für Europas Halbleiterchip-Agenda
Laut Laurent Pain, Leiter des Projekts, erwartet etwa 45 nachhaltigkeitsorientierte Innovationen, die den gesamten Lebenszyklus von Halbleitern abdecken und sich an vier strategischen Säulen orientieren, die die technologische Grundlage der GENESIS-Vision für eine grüne europäische Halbleiterindustrie bilden:
• Säule 1 – Überwachung und Sensorik: Verfolgung von Emissionen in Echtzeit, Rückverfolgbarkeit und Prozess-Feedback-Systeme,
• Säule 2 – Neue Materialien: PFAS-freie Chemikalien und GWP-arme Alternativen für fortschrittliche Halbleiterprozesse,
• Säule 3 – Abfallminimierung: Innovationen in den Bereichen Recycling (Lösungsmittel, Gase, Schlämme), Wiederverwendung und nachhaltige Ersatzstoffe und
• Säule 4 – Verringerung kritischer Rohstoffe: Strategien zur Verringerung der Abhängigkeit von CRM und zur Stärkung der Ressourcensicherheit.
Ergänzend zu diesen Säulen bilden die Ziele des Projekts einen Gesamtrahmen, der den Einsatz von sensorintegrierten Minderungssystemen zur Reduzierung von PFAS- und Treibhausgasemissionen vorsieht. Außerdem soll sich Europa als Vorreiter für umweltfreundliche Halbleiterinnovationen positionieren, indem die Abläufe in der Lieferkette mit den Umweltvorschriften in Einklang gebracht werden.
Ein »green fit« für den EU Chips Act
»GENESIS ist ein entscheidender Schritt, um Europas Ambitionen im Bereich der Halbleitertechnik mit seinen Klimaschutzverpflichtungen in Einklang zu bringen«, sagt Anton Chichkov, Programmleiter bei Chips Joint Undertaking (Chips JU), einer öffentlich-privaten Partnerschaft, die gegründet wurde, um die europäische Halbleiterindustrie durch die Förderung der Zusammenarbeit zwischen der EU, den Mitgliedsstaaten und dem Privatsektor zu stärken.
»Da Chips zum Rückgrat aller Bereiche von der KI bis zu Energiesystemen werden, wächst ihr ökologischer Fußabdruck rapide an«, fügt er hinzu. »GENESIS ist eine Antwort auf diese dringende Herausforderung, indem es Pionierarbeit bei der Entwicklung nachhaltiger Alternativen in den Bereichen Materialien, Abfallvermeidung und Ressourceneffizienz leistet. Mit dieser Initiative investiert Europa nicht nur in umweltfreundlichere Technologien, sondern positioniert sich auch als weltweit führend in der umweltfreundlichen Halbleiterfertigung.«