Dicht bepackt: Auf den Wafern befinden sich zwischen 300 und 2.000 Halbleiter (Quelle: Infineon)
Berthold Hellenthal hält die Zukunft der Automobilbranche in seinen Händen. Auf den ersten Blick sieht sie nicht besonders spektakulär aus. Sie ist rund, glänzt golden und Hellenthals Finger hinterlassen unschöne Flecken auf ihr. Doch der Schein trügt.
„Das hier ist ein sogenannter Wafer“, erklärt der Experte für Halbleitertechnologie. „Auch wenn er nicht sonderlich beeindruckend aussieht, das wahre Geheimnis verbirgt sich im Detail“, sagt er und dreht die Scheibe aus Silizium in seinen Händen. Auf seinem Wafer befinden sich etwa 300 Halbleiter, bei größeren Durchmessern können es auch schnell 2.000 sein. In jedem Halbleiter stecken bis zu 500 Millionen einzelne Transistoren. Große Leistung, deren Ursprung geradezu mikroskopisch klein ist. Jeder dieser einzelnen Transistoren ist gerade einmal 100 Nanometer groß. „Neben einem roten Blutkörperchen wirkt ein Transistor wie ein Mensch neben einem fünfstöckigen Gebäude“, beschreibt Hellenthal das Größenverhältnis. Willkommen in der fabelhaften Welt der Mikroelektronik.
Halbleiter sind aus der Automobilindustrie nicht mehr wegzudenken. Knapp 80 Prozent aller Innovationen, die Audi in seinen Fahrzeugen realisiert, hängen direkt oder indirekt von ihrer Entwicklung ab. In den großen Modellen sind heute schon bis zu 5.000 Halbleiterchips im Einsatz, Tendenz steigend. Sie steuern zum Beispiel das Infotainment und die Assistenzsysteme, sorgen für das Batteriemanagement und ermöglichen aktive Fahrwerke und effizientere Motoren. Doch was ist eigentlich ein Halbleiter? Berthold Hellenthal klärt auf: „Ein Transistor ist im Grunde genommen nichts anderes als ein Lichtschalter. Strom an und Strom aus. Mehr muss er nicht können. Allerdings schafft er das bis zu einer Milliarde Mal pro Sekunde.“
Prüfender Blick: Unter dem Mikroskop wird der Wafer auf Unreinheiten untersucht (Quelle: Infineon)
Audi stellt höchste Anforderungen an die Chips, vor allem wenn es um Kriterien wie Robustheit, Langzeitqualität und Funktion über einen großen Temperaturbereich geht. Die Produktion von Halbleitern übernehmen externe Unternehmen, mit ihrem Fachwissen treiben sie Forschung und Entwicklung stetig voran. Das Ergebnis: Jede Generation von Halbleitern übertrifft seine Vorgängerversion – und davon profitiert die Marke mit den Vier Ringen. „Damit wir unsere innovativen Ideen auch in unsere Autos bringen können, brauchen wir immer leistungsfähigere Halbleiter. Die Technologiezyklen, in denen Halbleiter gefertigt werden, bestimmen somit unsere Innovationsmöglichkeiten“, erklärt Hellenthal die Symbiose der beiden Industrien.
Genau hier liegt aber auch die Herausforderung für Hellenthal und seine Kollegen. Während der Zeitraum zwischen zwei Fahrzeuggenerationen ungefähr sieben Jahre beträgt, sind die Technologiezyklen der Halbleiterindustrie mit nur 18 Monaten deutlich kürzer. “Halbleiter werden immer leistungsfähiger und die Transistoren immer kleiner. Wir bekommen also kontinuierlich mehr Rechenleistung und haben dadurch die Möglichkeit, mehr Leistung, mehr Komfort und mehr Intelligenz ins Fahrzeug zu bringen“, so der Experte.
Audi connect: Viele neue Entwicklungen wären ohne Forschritte in der Halbleitertechnologie nicht möglich
Mit dem Ziel, das volle Potential aus den kurzen Technologzyklen der Halbleiterindustrie nutzen zu können, hat Audi Anfang 2011 seine Halbleiterstrategie ins Leben gerufen. Das Progressive SemiConductor Program (PSCP) ist ein Schlüsselfaktor für künftige Innovationen im Automobil. Nach wie vor verbleibt die Produktion der Halbleiter bei externen Firmen, aber die Audi-Ingenieure sind jetzt von Anfang an beteiligt. „Wir arbeiten strategisch mit unseren Lieferanten zusammen um gemeinsam neue Halbleiter zu entwickeln. Dabei diskutieren wir über geplante Funktionen und tauschen unsere Erfahrungen aus“, erläutert Hellenthal die Grundidee.
Die intensive Diskussion miteinander führt zu hoher Effizienz und Effektivität und zu attraktiven Innovationen in kurzen Zeitabständen. Weiterer Vorteil: Auch im eigenen Haus baut Audi Kompetenzen in der Halbleitertechnologie auf – und die Ergebnisse können sich sehen lassen. Auf der Consumer Electronics Show (CES) in Las Vegas hat Audi Anfang des Jahres neue Technologien vorgestellt, die ohne den Fortschritt in der Halbleiter-Technologie nicht möglich gewesen wären. Ob neue Assistenzsysteme, pilotiertes Fahren, das neue Audi Virtual Cockpit und Audi Smart Display oder der Laserscheinwerfer – ohne die Halbleiterstrategie von Audi hätten diese Innovation noch länger auf sich warten lassen.