Ein Projekt der HyPhoX GmbH
Das übergeordnete Ziel des Projekts ist die signifikante Reduktion des CO2-Fußabdrucks bei der Chip- und Systemherstellung sowie während der Nutzungsphase digitaler Schnelltests. Dies soll durch innovative Produktionsmethoden und Designansätze erreicht werden, die eine substanzielle Einsparung von Ressourcen und Energie ermöglichen. Die Innovation liegt in der Entwicklung eines neuartigen Integrationsansatzes, der die Chipgröße drastisch verkleinert und die CO2-Emissionen erheblich reduziert. Dadurch wird eine umweltfreundlichere und ressourcenschonendere Herstellung der Tests ermöglicht, was zur nachhaltigen Digitalisierung und Markteinführung beiträgt.
Ganzheitlicher Ansatz zur Prozessoptimierung und Nachhaltigkeitsbewertung
Im Projekt werden drei zentrale Punkte umgesetzt: Erstens, die Teilprozessreduzierung und Wafer-Level-Fertigung, bei der Einsparpotentiale zur Ressourcenreduzierung identifiziert und Prozessoptimierungen zur Steigerung der Ausbeute durchgeführt werden. Zweitens, die Entwicklung einer temperaturreduzierten Aufbau- und Verbindungstechnik, die erstmals einen auf Raumtemperatur reduzierten Verarbeitungsprozess für biofunktionalisierte Sensorchips ermöglicht und dabei eine hohe Ausbeute funktioneller Chips sicherstellt. Drittens, eine umfassende Marktanalyse und Ökobilanzierung zur Bewertung der ökologischen und ökonomischen Vorteile der neuen Technologie, die eine fundierte Datengrundlage für die Markteinführung und nachhaltige Digitalisierung schafft.
Ökologische Einsparpotenziale durch nachhaltige photonische Biosensoren
Die Technologie des photonischen Biosensors bietet erhebliche ökologische Einsparpotenziale insbesondere durch die Reduktion des CO2-Fußabdrucks und den optimierten Material- und Energieeinsatz. Im Projekt wird ein ressourcenschonendes Design mit minimalem Materialverbrauch und hoher Energieeffizienz verfolgt. Die innovative Wafer-Level-Fertigung ermöglicht eine drastische Verkleinerung der Chipgröße, wodurch weniger Material pro Chip benötigt wird und der Energieverbrauch pro Stück signifikant sinkt.
Durch die Optimierung der Fertigungsschritte, die Reduktion des Einsatzes umweltbelastender Chemikalien und die Entwicklung einer energieeffizienten Sensorplattform kann der CO2-Ausstoß pro Chip um bis zu 94% reduziert werden. Dies führt zu einer geschätzten Einsparung von rund 733 Tonnen CO2 bei der Produktion von 1 Million Chips, was eine Einsparung von etwa 98% im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren darstellt. Zudem trägt die energieautarke Auslegung des Systems zur weiteren Reduktion des Energieverbrauchs und zur Langlebigkeit der Produkte bei, unterstützt durch regelmäßige Software-Updates und recyclingfreundliche Demontagestrategien.
Ergebnisverwertung und Weiterentwicklung der photonischen Biosensor-Technologie
Nach Projektabschluss wird die Technologie der photonischen Biosensoren weiterentwickelt und in die Praxis überführt. Dies beinhaltet Validierungstests mit Forschungseinrichtungen wie der Bundesanstalt für Materialforschung und dem Robert Koch Institut.
Wirtschaftlich wird die Technologie in Kooperation mit Industriepartnern zur Marktreife gebracht, inklusive der Entwicklung, Fertigung, Zulassung und dem Vertrieb. Nutzungsrechte werden über Lizenzen verkauft und die ersten Chargen an Pilotkunden zur Generierung von Feedback vertrieben.
Langfristig plant HyPhoX, die Technologie als kostengünstiges Standard-Analytik-Tool in verschiedenen Branchen zu etablieren. Das Leibniz-IHP wird die Zusammenarbeit fortsetzen, Lizenzgebühren generieren und die Technologie für weitere Anwendungsbereiche weiterentwickeln.
Project Partners:
PD Dr. Dr.-Ing. habil. Patrick Steglich, HyPhoX GmbH
Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik IHP
Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM
Project period:
Start: 01.09.2024, Ende: 31.08.2025