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Die TU Wien eröffnet ein Christian Doppler Labor für Hochleistungsberechnungen in
der Mikroelektronik – unterstützt vom Wirtschaftsministerium und von Silvaco, einem Softwarehersteller aus
dem Silicon Valley.
Wien (tu) - Man braucht gute Computer, um noch bessere Computer herstellen zu können. Beim Entwickeln
mikroelektronischer Bauteile verlässt man sich nicht auf Versuch und Irrtum, sondern berechnet ihre Eigenschaften
am Computer, lange bevor sie tatsächlich entstehen. Am Institut für Mikroelektronik hat man sich auf
solche Computersimulationen spezialisiert. Mit Unterstützung des Bundesministeriums für Wissenschaft,
Forschung und Wirtschaft (BMWFW) und des Industriepartners Silvaco aus dem Silicon Valley in den USA konnte nun
ein Christian Doppler Labor (CD-Labor) für Hochleistungs-TCAD (Technology Computer-Aided Design) eingerichtet
werden.
Offiziell eröffnet wurde es am 5. Oktober. Dort wird man nun neue Methoden entwickeln, mit denen sich die
nötigen Simulationsrechnungen für die Chip-Industrie schneller als bisher durchführen lassen. „CD-Labors
machen neues Wissen marktfähig und für Unternehmen nutzbar. Davon profitieren alle beteiligten Partner,
weshalb unser Modell auch international hoch angesehen ist. Damit sichern wir Know-how und Arbeitsplätze am
Standort Österreich", sagt Wissenschafts-, Forschungs- und Wirtschaftsminister Reinhold Mitterlehner.
Nicht nur richtig, sondern auch schnell
Das Verhalten eines elektronischen Bauteils am Computer zu simulieren ist für sich genommen schon herausfordernd
genug – doch noch viel komplizierter wird es, wenn das Ergebnis noch dazu in kurzer Zeit zur Verfügung stehen
muss. „Kunden in der Mikroelektronikbranche, die Softwarelösungen kaufen, wollen das Ergebnis in ein paar
Stunden haben und nicht tagelang warten müssen“, sagt Josef Weinbub, der Leiter des neuen CD-Labors.
Jahrzehntelang ließen sich Fortschritte in der Rechenzeit recht einfach erzielen, weil die Hardware immer
leistungsfähiger wurde. „Heute lässt sich die Taktfrequenz der Computer aber kaum noch steigern, stattdessen
verwendet man immer mehr Prozessoren, die parallel rechnen können“, erklärt Weinbub. Das bedeutet allerdings,
dass auch die Programmcodes angepasst werden müssen. Wenn man Computerprogramme so optimiert, dass sie effizient
mit einer größeren Anzahl von Prozessoren gleichzeitig arbeiten, lässt sich in vielen Fällen
die Rechenzeit deutlich verringern.
Für solche Projekte muss man allerdings viel Wissen über unterschiedliche Fachbereiche mitbringen: Man
muss die Elektrotechnik der Bauteile verstehen, die simuliert werden soll, man braucht ein Verständnis für
die verwendeten mathematischen und physikalischen Methoden, und man braucht das nötige Informatik-Wissen über
Computerprogrammierung für hochparalleles Rechnen. „Es gibt nicht viele Forschungsgruppen auf der Welt, die
genau an der Schnittstelle zwischen diesen Bereichen arbeiten, so wie wir“, sagt Josef Weinbub. Daher hat sich
die US-amerikanische Softwarefirma Silvaco an die TU Wien gewandt, um in Kooperation mit einem neuen Christian
Doppler Labor besonders herausfordernde Forschungsfragen gemeinsam mit dem Institut für Mikroelektronik beantworten
zu können.
Im Fokus der Forschung wird dabei weniger die Simulation der Bauteile selbst stehen, man wird sich auf die Simulation
der Herstellungsprozesse spezialisieren. Wenn man Mikroelektronik erzeugt, kombiniert man recht komplizierte Techniken
– man lässt beispielsweise gezielt Siliziumdioxid-Kristalle wachsen oder entfernt Material durch Plasmaätzen.
Auch diese Prozesse werden zunächst auf Mikroebene am Computer simuliert, und genau das soll in Zukunft besser
und schneller gehen. Der High-Performance-Aspekt des Projektes, die Beschleunigung der Computerprogramme durch
das Verwenden paralleler Prozessoren, steht im Vordergrund, doch auch die dafür verwendeten Modelle selbst
werden weiterentwickelt. „Manche Aspekte, etwa die Siliziumkarbid-Oxidation, hat man bis heute noch nicht besonders
gut verstanden, da werden wir sicher noch einige Beiträge leisten“, ist Josef Weinbub zuversichtlich.
BMWFW fördert anwendungsorientierte Grundlagenforschung
Das Christian Doppler Labor für Hochleistungs TCAD (Technology Computer-Aided Design) läuft bereits
seit August 2015, nun wurde bei einer Eröffnungsfeier an der TU Wien der offizielle Startschuss gesetzt. In
Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende
WissenschafterInnen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit
gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors
werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher
Fördergeber ist das österreichische Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft
(BMWFW).
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