1985 waren PCs noch Exoten, und der Begriff »Künstliche Intelligenz« ein Zukunftstraum. Heute steuern smarte Systeme Medizingeräte oder Produktionsanlagen, oft mit Komponenten, die in Duisburg entwickelt oder hergestellt wurden. Von der ersten 4-Zoll-Wafer-Fertigung in den 1990er-Jahren bis zur heutigen Entwicklung intelligenter Sensorsysteme: Das Fraunhofer IMS hat sich stets weiterentwickelt und frühzeitig auf neue Technologien gesetzt.

Technologiewandel als Konstante

Der wissenschaftliche Grundstein des Fraunhofer IMS wurde bereits 1970 an der Universität Dortmund gelegt und nur zwei Jahre nach der offiziellen Gründung konnte 1987 das neu errichtete Institutsgebäude in Duisburg bezogen werden. Dort nahm das Fraunhofer IMS mit einem eigenen Reinraum die Entwicklung neuartiger CMOS-Herstellungsverfahren für robuste, zuverlässige und automobiltaugliche Mikrochips auf. Aufbau und Ausrichtung des Instituts prägte über viele Jahre Prof. Dr. Günter Zimmer. Seit 2006 führt Prof. Dr. Anton Grabmaier das Institut: mit klarem Fokus auf Anwendungen, die Mikroelektronik für Mensch und Gesellschaft nutzbar machen.

Entwicklungen, wie der gemeinsam mit Partnern entwickelte Hirndrucksensor für Hydrocephalus-Erkrankte oder Retina-Implantate, mit denen Blinde wieder sehen können, zeigen den direkten Einfluss der Forschung auf die Lebensqualität vieler Menschen. Auch in der Infrastrukturüberwachung, beispielsweise mit Betonsensoren zur Korrosionsdetektion, setzte das Institut Standards. Die langjährige Kooperation mit dem Unternehmen ELMOS zeigt, dass sich IMS-Entwicklungen auch im hochqualitativen automobilen Einsatz bewähren. Ein Meilenstein in der photonischen Sensorik war die Entwicklung eines LiDAR-Systems, also einer präzisen Abstandssensorik mit Licht, mit extrem rauscharmer SPAD-Technologie (Einzelphotonen-Detektoren). Diese Innovation machte das Institut international sichtbar.

Heute: Hightech für die Lebenswelten von morgen

»Unsere Sensorik wird immer intelligenter. Sie erkennt Veränderungen, bevor sie zum Problem werden«, sagt Institutsleiter Prof. Dr. Anton Grabmaier. »Ob in sicherheitsrelevanten Bildsensoren, biomedizinischen Implantaten oder der Industrieautomatisierung: IMS-Technologien helfen, Risiken frühzeitig zu erkennen und Systeme effizienter und sicherer zu machen.«

Die Verbindung von Sensorik und Künstlicher Intelligenz (KI) ist dabei ein zentrales Thema: Mit Algorithmen gelingt es, aus Bilddaten Vitalparameter wie Atemfrequenz und Puls zu bestimmen; drahtlos und ohne direkten Hautkontakt. Die KI dringt heute systematisch in neue Anwendungsbereiche vor, von der Pflegeunterstützung über die Medizintechnik im häuslichen Umfeld bis hin zur Industrie. Gleichzeitig steigern die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IMS die Leistungsfähigkeit mikroelektronischer Bauelemente: Beispielsweise mit 3D-Integration, neuen Materialsystemen und Verfahren wie Atomic Layer Deposition (ALD), mit denen sich ultradünne, gleichmäßige Funktionsschichten im Nanometerbereich erzeugen lassen.

Ein weiterer Fokus liegt auf der Integration photonischer Funktionalitäten direkt in elektronische Systeme – eine Schlüsseltechnologie für hochpräzise Sensorik, für biomedizinischen Diagnostik oder der Quantentechnologie. »Die Reinräume des Fraunhofer IMS bieten die ideale Infrastruktur, um Forschungsergebnisse direkt in innovative Bauteile zu überführen und im Anschluss zu skalieren und transferieren,« schildert Prof. Dr. Anna Lena Schall-Giesecke, die am Fraunhofer IMS die Kernkompetenz »Technology« leitet und gleichzeitig als Professorin an der Universität Duisburg-Essen forscht.

Zukunft aus Duisburg

Die Mikroelektronik hat das Ruhrgebiet verändert. Das Fraunhofer IMS bleibt in seiner Rolle als Brückenbauer zwischen Forschung und industrieller Anwendung ein aktiver Treiber dieses Wandels. Mit moderner Reinraumtechnik, interdisziplinärer Entwicklungskompetenz und anwendungsnahen Technologielösungen bringt das Institut Mikroelektronik aus Duisburg in Systeme weltweit.