Open-Source-Infrastruktur für Europas Mikroelektronik

Offener Designflow für photonisch-elektronische Systeme

Im Verbundprojekt Chops entwickeln das Fraunhofer-Institut IMS und Partner einen offenen Designprozess für photonisch-elektronische Chips. Durch die bessere Verzahnung von Entwicklung, Packaging und Fertigung können auch KMUs komplexe Systeme niederschwellig entwickeln.

Jessica Mouchegh Jessica Mouchegh Jessica Mouchegh FREIE REDAKTEURIN

16. März 2026 - 11:00

Flussdiagramm zu Systemdesign, Prozessforschung und Industrialisierung mit mehreren Firmenlogos

Struktur der in Chops geplanten durchgängigen Systemrealisierung auf Basis von OS-Designwerkzeugen

Fraunhofer IMS

Hochintegrierte photonisch-elektronische Systeme gelten als Schlüsseltechnologie für Kommunikation, Sensorik und Quantentechnologien. Doch bislang fehlt eine durchgängige Open-Source-Entwicklungskette (Designflow), die die Entwicklung von photonisch integrierten Schaltungen (PICs), spezialisierten integrierten Schaltungen (ASICs), Packaging und Leiterplatten systematisch verbindet. Zugleich ist die Entwicklung moderner Chips heute stark von proprietären Designumgebungen und globalen Wertschöpfungsketten abhängig, was die technologische Handlungsfähigkeit Europas zunehmend beeinflusst. Genau hier setzt das Verbundprojekt Chops (Chances for Heterogeneous Integration using Open-Source Tools for the Realization of Photonic-Electronic Systems) an.

Offener Designflow für heterointegrierte Systeme

Im Rahmen der Maßnahme „DE:Sign Challenge“ des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) entwickelt ein interdisziplinäres Konsortium einen offenen, durchgängigen Entwurfsprozess für heterointegrierte elektro-photonische Systeme, um Lücken in Open-Source-Designwerkzeugen zu schließen und so die Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit in der Chipentwicklung nachhaltig zu stärken.

Person im Reinraumanzug analysiert einen Wafer mit Mikroskop und Computer — Inline-Analyse photonischer Wellenleiter: Das Fraunhofer IMS bringt Expertise in der Entwicklung und Verifikation von photonisch integrierten Schaltkreisen ein.

Das Projekt läuft vom 1. Januar 2026 bis zum 31. Dezember 2028 und wird mit 2.187.518 Euro gefördert (Fördernummer 16ME1158). Die Verbundkoordination liegt bei Swissbit Germany, weitere Projektpartner sind das Fraunhofer IMS, Fraunhofer IZM, FiconTEC, Systemscape, die TU Berlin, Vishay sowie die assoziierten Partner Siemens EDA und Zuken.

Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS entwickelt im Projekt Werkzeuge für die Planung und Prüfung von Siliziumnitrid-Photonikchips. Gleichzeitig sorgt es dafür, dass diese Tools nahtlos mit Open-Source-Software für elektronische Chips zusammenarbeiten, sodass sich elektrische und photonische Komponenten gemeinsam entwerfen lassen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt darauf, fertigungsspezifische Regeln für optische und elektrische Verbindungen direkt in den Entwurfsprozess einzubeziehen. So lassen sich Probleme bereits in frühen Entwicklungsphasen erkennen, teure Korrekturschleifen vermeiden und die Umsetzung komplexer Systeme sicherstellen.

Open Source als Chance für die Automobilindustrie

Open-Source-Software entwickelt sich zum strategischen Erfolgsfaktor im Software Defined Vehicle. Sie reduziert Komplexität, senkt Kosten und beschleunigt Innovation – nicht nur für OEMs, sondern für das gesamte Entwicklungsökosystem.

Brücke in die Fertigung: FMD und APECS-Pilotline

Eine besondere strategische Bedeutung erhält das Projekt durch die Anbindung an die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) und die APECS-Pilotline (Advanced Packaging for Electronic and Photonic Convergent Systems) an den Fraunhofer-Instituten IMS und IZM. Die im Projekt entwickelten Open-Source-Designwerkzeuge werden dort unter realen Fertigungsbedingungen erprobt und damit der Weg vom digitalen Design bis zur fertigen Hardware praxisnah demonstriert.

Durch die enge Verzahnung von Design, Fertigung und Test leistet Chops einen Beitrag zur technologischen Souveränität in der Mikroelektronik Europas. Offene Schnittstellen und standardisierte Datenformate ermöglichen es insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) sowie Hochschulen, komplexe photonisch-elektronische Systeme niederschwellig zu entwickeln und in industrielle Fertigungsprozesse zu überführen.