Ein Project der QuantumDiamonds GmbH
Transparente Quantifizierung der Umweltauswirkungen
Das Projektziel der Ökobilanzierung besteht darin, die Umweltauswirkungen eines quantenbasierten Prüfgeräts der QuantumDiamonds GmbH (QD) in der Halbleiterfertigung transparent zu quantifizieren. Durch präzise Fehleranalysen soll die Produktionseffizienz (Yield) gesteigert werden, was zu erheblichen Einsparungen bei Ressourcen wie Wasser, Strom und Rohstoffen führt. Eine Verbesserung des Yields um 1 % könnte Millionen Euro sparen und den CO₂-Ausstoß signifikant reduzieren. Insgesamt zielt das Projekt darauf ab, die ökologische und wirtschaftliche Wirkung der quantenbasierten Fehleranalyse in der Halbleiterfertigung umfassend zu bewerten, den ökologischen Fußabdruck der Halbleiterfertigung zu verringern und gleichzeitig den wirtschaftlichen Nutzen zu erhöhen.
Präzise Fehlererkennung durch quantenbasierte Magnetometrie
Der innovative Ansatz des Prüfgeräts von QD basiert auf quantenbasierter Magnetometrie, die es ermöglicht, Stromverteilungen in Halbleiterchips nicht-destruktiv und präzise zu visualisieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden verbessert diese Technologie die Fehlererkennung erheblich und reduziert den Ausschuss in der Chipproduktion. Durch die gezielte Identifikation von Defekten können Hersteller ihre Prozessparameter optimieren, was zu höherer Produktionsausbeute und geringeren Materialverlusten führt. Zudem senkt die verbesserte Fehleranalyse den Energieverbrauch in der Fertigung. Die Ökobilanzierung quantifiziert die positiven ökologischen Auswirkungen dieser technologischen Innovation und trägt zur nachhaltigen Gestaltung der gesamten Wertschöpfungskette bei.
Ermittlung des CO2-Fußabdrucks in der Produktions- und Nutzungsphase
Im Projekt wird die Ermittlung des Product Carbon Footprint (PCF) des Prüfgeräts für die Produktions- und Nutzungsphase durch das Fraunhofer IZM auf Basis einer vereinfachten Ökobilanz durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf der Nutzungsphase liegt. In enger Zusammenarbeit mit QD und dem Fraunhofer EMFT wird ein Ökobilanzmodell entwickelt, um die PCFs der ausgewählten Produkte zu ermitteln und die Ergebnisse nach Projektende zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus schätzt das Fraunhofer IZM den Handprint der quantenbasierten Prüfung, indem es die Emissionseinsparungen durch die angestrebte Erhöhung der Ausbeute in der Halbleiter-Chipfertigung modelliert.
Entwicklung von Szenarien zur Einsparung von GWP und Ressourcen
In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer EMFT und QD werden 2 bis 3 verschiedene Szenarien entwickelt, um Einsparungen des globalen Erwärmungspotenzials und der Materialverbräuche zu bestimmen. Das Fraunhofer EMFT liefert die gerätespezifischen Informationen, misst den Stromverbrauch des Prüfgeräts und analysiert das Potenzial der Diamantmikroskopie für die Fehleranalyse im Vergleich zu konventionellen Methoden.
Nachhaltige Nutzung der Ökobilanzergebnisse
Nach Projektende werden die Ergebnisse der Ökobilanzierung vielfältig verwertet. Sie dienen als Grundlage für die Kommunikation mit Kunden und Partnern, indem sie die Ressourceneinsparungen und Umweltvorteile des Prüfgeräts transparent darstellen. Zudem ermöglichen die gewonnenen Daten die Optimierung von Produktionsprozessen, die Vorbereitung von Zertifizierungen und die Erfüllung gesetzlicher Umweltanforderungen. Die Ergebnisse können auch als Basis für zukünftige Forschungs- und Innovationsprojekte genutzt werden, um ressourceneffiziente Technologien und Fertigungsprozesse zu entwickeln, was die Wettbewerbsfähigkeit steigert und nachhaltige Strategien in der Industrie unterstützt.
Das Fraunhofer IZM wird die Methode des Handprintings weiterentwickeln und seine Datenmodelle zur Halbleiterfertigung vertiefen. Das Fraunhofer EMFT gewinnt Einblicke in die Ökobilanz des Diamantmikroskops und evaluiert das Einsparpotenzial durch Diamantmikroskopie-Messungen. Zudem führt das Fraunhofer EMFT zahlreiche Diskussionen mit internationalen Halbleiterherstellern und ist in die internationale Standardisierung eingebunden, was als Verkaufsargument für die Messdienstleistungen mit dem Diamantmikroskop dient und die Etablierung dieser Methode im Halbleitermarkt unterstützt.
Project Partners:
Henrik Scholz, QuantumDiamonds GmbH
Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM
Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme EMFT
Project period:
Start: 01.06.2025, Ende: 31.11.2025