Nanoelektronik als künftige Schlüsseltechnologie der Informations- und Kommunikationstechnik in Deutschland

Die Nanoelektronik ist die Fortsetzung der Mikroelektronik. Sie ist einerseits durch die Entwicklung der elektronischen Bauelemente auf Basis der vorherrschenden Siliziumtechnologie in Richtung auf kleinere Strukturgrößen, höhere Integrationsdichten und erweiterte Funktionalitäten, andererseits durch die Entwicklung neuer Materialien, Bauelemente und Systemarchitekturen gekennzeichnet. In der Nanoelektronik werden Strukturgrößen von unterhalb 100 Nanometern bis herab zu molekularen und atomaren Dimensionen erreicht oder für die Zukunft angestrebt. Die Nanoelektronik ist als Basis- und Schlüsseltechnologie für große Bereiche der Industrieproduktion und Wertschöpfung von fundamentaler Bedeutung und insbesondere auch eine Zukunfts- und Schrittmachertechnologie mit umfassender Bedeutung für die Technologieentwicklung in weiten Bereichen der industriellen Entwicklung und Produktion. Es gibt heute kaum ein Gerät oder System, in dem die Elektronik nicht eine wesentliche Funktion hat und damit entscheidend ist für die mit ihm erzielbare Wertschöpfung und dessen Wettbewerbsfähigkeit. Angesichts der Chancen, die die Elektronik der Zukunft in den Bedarfsfeldern Energieeffizienz, Mobilität, Gesundheit und Umweltschutz bietet, ist die Bedeutung der Nanoelektronik als Schlüsseltechnologie kaum zu überschätzen. Ausgehend von einer großen Tradition und starken Stellung Deutschlands auf dem Feld der Halbleitertechnologie sowie der starken Stellung Deutschlands im Bereich der Nanotechnologie- und Nanoelektronik-Forschung wird die zunehmende Verlagerung von Produktionsstandorten in die Nähe zukünftiger Zielmärkte in Asien mit Sorge betrachtet. Als Basis für Gesamtsystemoptimierungen und für die Erhaltung der Innovationsfähigkeit und damit der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrielandschaft muss die gesamte technologische Wertschöpfungskette verfügbar sein und der uneingeschränkte Zugang zu allen wichtigen Basistechnologien und ihrer Fortentwicklung gesichert sein. Aufbauend auf nationalen und internationalen Studien, Expertenbefragungen, einem Roadmap-Workshop und einem im Rahmen des Projekts organisierten Symposium, die sich mit der Entwicklung der Nanoelektronik befassen, werden Nahziele und Fernziele der Nanoelektronik mit jeweils eigener Methodik untersucht. Im Themenbereich Nahziele wurden insbesondere die industrienahe und die anwendungsorientierte Forschung mit einem Zeithorizont von drei bis acht Jahren untersucht. Dieser Bereich wird von der Siliziumelektronik dominiert, deren Weiterentwicklung innerhalb der nächsten beiden Jahrzehnte jedoch an Grenzen stoßen wird. Weiterhin finden mikroelektronisch-mechanische Systeme in vielen Anwendungen zunehmend Verwendung. Im Themenbereich Fernziele wurden insbesondere neuartige Entwicklungen der Nanoelektronik mit einem weiter in die Zukunft ausgreifenden Forschungs- und Entwicklungshorizont behandelt. Zu den künftigen, neuartigen Bauelementen und Systemen gehören nanoelektronisch-mechanische Systeme, organische Halbleiter, kohlenstoffbasierte Materialien, die Spintronik oder Spinelektronik, molekulare Elektronik, Quantencomputer und der gesamte Bereich der Quanteninformationstheorie. Dabei stellten sich die Übergänge zwischen diesen Themenbereichen fließend dar. Die vorliegende Studie ist als Empfehlung für weiteres Handeln zu verstehen und insofern eine Eingangsstudie, die die Akteure in Politik und Wirtschaft veranlassen soll, die erforderlichen sach- und fachbezogenen Schlüsse für ein konzertiertes Handeln in den Bereichen Industriepolitik und Forschungsförderung zu ziehen.     «

Die Nanoelektronik ist die Fortsetzung der Mikroelektronik. Sie ist einerseits durch die Entwicklung der elektronischen Bauelemente auf Basis der vorherrschenden Siliziumtechnologie in Richtung auf kleinere Strukturgrößen, höhere Integrationsdichten und erweiterte Funktionalitäten, andererseits durch die Entwicklung neuer Materialien, Bauelemente und Systemarchitekturen gekennzeichnet. In der Nanoelektronik werden Strukturgrößen von unterhalb 100 Nanometern bis herab zu molekularen und atomaren...     »