Kommerzielle Produktion photonischer Chips Weltweit erste Foundry für photonische Chips

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CCRAFT, ein CSEM-Spin-off, ist eine neue Foundry, die integrierte photonische Schaltkreise herstellt – Schlüsselkomponenten für optische Kommunikation, KI-Rechenzentren und Quantentechnologien. Das Unternehmen aus Neuchâtel ist die erste produktionsbereite unabhängige Foundry weltweit, die Chips auf Basis von Thin-Film-Lithium-Niobaten (TFLN) anbietet – einer der am schnellsten wachsenden Plattformen in der Photonik.

Das CSEM-Spin-off CCRAFT wurde 2025 als Hersteller integrierter photonischer Schaltkreise der nächsten Generation ausgegründet. Seine fortschrittlichen photonischen Mikrochips verarbeiten Lichtsignale für optische Hochgeschwindigkeitskommunikation und High-Performance-Computing (HPC) und ermöglichen ausserdem innovative Sensorsysteme und neue Quantentechnologien. Die Technologie von CCRAFT basiert auf Dünnschicht-Lithium-Niobat (TFLN), das allgemein als eine der aussichtsreichsten Technologien für photonische Chips gilt. «Herkömmliche Photonikplattformen stossen bei Bandbreite und Energieeffizienz an grundlegende Grenzen – Engpässe, die durch die KI-getriebene Nachfrage nach Daten noch verstärkt werden. TFLN ist eine sehr vielversprechende Materialplattform, die in der Lage ist, diese Leistungsanforderungen der nächsten Generation zu erfüllen», so Hamed Sattari, Gründer und CEO von CCRAFT. «Wir haben unsere Technologie in den letzten sechs Jahren bei CSEM entwickelt und bereits Tausende von Photonikchips für mehr als 40 Partner hergestellt. Jetzt sind wir bereit, die Produktion hochzufahren.»

Kombination von Optik und Elektronik: die Vorzüge von TFLN  

Die globale Datenkommunikation hängt heute von einem riesigen Netz von Datenzentren und Internet-Austauschpunkten ab, die über Glasfasern, Kabel und sogar Freiraumsysteme miteinander verbunden sind. Wenn Daten durch diese Netze fliessen, müssen diese ständig in elektronische oder optische Signale umgewandelt werden, wofür spezielle Komponenten wie Transceiver in Datenzentren zuständig sind. Angesichts der rasanten Zunahme des Datenvolumens, die insbesondere durch KI angetrieben wird, stossen die aktuellen Technologien in Bezug auf Geschwindigkeit und Energieeffizienz an ihre Grenzen. Einige Prognosen gehen sogar davon aus, dass Rechenzentren bald mehr als 20 % des weltweiten Stroms verbrauchen könnten. Obwohl neue Architekturen und schnellere Elektronikchips entwickelt werden, bleibt die grösste Herausforderung die Umwandlung zwischen Licht und Elektrizität. Die meisten Plattformen arbeiten aktuell mit Silizium-Photonik oder Indiumphosphid (InP) und können den vom Markt geforderten Leistungssprung nicht bieten. Aus Dünnschicht-Lithium-Niobat (TFLN) hergestellte Chips versprechen im Vergleich zu herkömmlichen optischen Komponenten eine bis zu achtfache Geschwindigkeit, während ihr Energieverbrauch auf bis zu ein Zehntel gedrückt werden kann.

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Dank seiner hervorragenden elektro-optischen Eigenschaften und seiner Kompatibilität mit der modernen Chipfertigung ermöglicht TFLN eine ultraschnelle und effiziente Datenübertragung. Neben der Datenkommunikation eröffnet TFLN auch neue Möglichkeiten für Anwendungen in der Quantentechnologie, in der modernen Sensorik und in Weltraumsystemen – dank der geringen optischen Verluste, des grossen Transparenzbereichs und der Fähigkeit, mit Standard-Elektronikspannungen zu arbeiten. «TFLN vereint mehrere entscheidende Vorteile: hohe elektro-optische Effizienz, geringe optische Verluste, hohe Transparenz sowie Kompatibilität mit mikroelektronischen Systemen. Dies macht TFLN zu einer transformativen Plattform nicht nur für die Datenkommunikation, sondern auch für Quantentechnologien, Lidar, fortgeschrittene Sensorik und Weltraumanwendungen», erklärt Sattari. «CCRAFT bietet sowohl monolithische Chips an, die vollständig auf einem TFLN-Substrat aufgebaut sind, als auch hybride Designs, die TFLN mit Silizium kombinieren, um die Integration zu erleichtern.»

Erste TFLN-Foundry im Industriemassstab bereit für den kommerziellen Vertrieb

CCRAFT bietet auch ein spezielles Process-Design-Kit (PDK) an, das die Kunden beim Entwerfen und Testen der zu produzierenden Mikroschaltkreise unterstützt. Das PDK enthält eine vollständige Modellierung der physikalischen Eigenschaften und der Leistung jedes Bauteils, um sicherzustellen, dass sich die hergestellten Chips wie vorgesehen verhalten. Das Unternehmen ist in der Lage, Multi-Project-Wafer (MPW) mit bis zu 800 verschiedenen Chips herzustellen, was den Kunden hilft, die Modellierungs- und Testphase zu beschleunigen. «Andere Akteure sind noch in der Finanzierungsphase oder bieten virtuelle Foundry-Dienste an – wir produzieren bereits», betont Sattari. Das Team produziert seit sechs Jahren integrierte photonische Schaltungen mit der hochmodernen Foundry-Infrastruktur von CSEM. «Die enge Zusammenarbeit mit CSEM ermöglicht uns den Übergang von der Pilotfertigung zur industriellen Produktion», erklärt Sattari. Das Unternehmen plant den Aufbau weiterer Produktionslinien in Neuenburg, um bis 2030 jährlich 12 Millionen Chips zu liefern und bis zu 30 % des Weltmarkts zu bedienen.

«CSEM bietet eine einzigartige Plattform für CCRAFT», so Bahaa Roustom, VP Marketing & Business Development bei CSEM: «Durch die Nutzung der Infrastruktur und des langjährigen Know-hows von CSEM sowie der Horizon-Europe-Projekte kann CCRAFT die Zeit bis zur Produktion verkürzen und könnte das erste Unternehmen der Welt werden, das eine industrielle Produktion von Komponenten anbietet, die für eine leistungsstarke optische Informationsverarbeitung unerlässlich sind.

Dies ist eine echte Chance für die Schweiz und Europa, eine gewisse Souveränität in einer wichtigen Kommunikations- und Computertechnologie zurückzugewinnen. Der Launch von CCRAFT zeigt die Wirkung des CSEM-Start-up-Programms, das Innovationen auf strukturierte und ambitionierte Weise fördert. Es steht zudem im Einklang mit unseren Zielen, Innovation auf Weltklasseniveau zu fördern, Marktentwicklungen frühzeitig zu erkennen und das Wachstum Schweizer Hightech-Unternehmen gezielt zu unterstützen.»

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