Kreislaufwirtschaft in der Halbleiter-Branche Wiederverwendung von Mikrochips

Anbieter zum Thema

Schneider Electric (Schweiz) AG

FAULHABER SA

Häufig haben Halbleiter eine längere Lebensdauer als die Geräte, in denen sie verbaut sind, und werden meistens voll funktionsfähig mit den defekten Geräten entsorgt. Das Start-up Desoltik ermöglicht die Wiederverwendung von Chips und Halbleitern im industriellen Massstab – mit Automatisierung von Schneider Electric.

Die meisten Halbleiter, kurz Chips, haben eine längere Lebensdauer als die Geräte, in denen sie verbaut sind. Ein Beispiel: Notebooks werden in der Regel fünf Jahre genutzt, während die Lebensspanne von Computerchips im Schnitt fünfzehn Jahre beträgt. Dennoch werden die Halbleiter häufig mit den aussortierten Geräten entsorgt. Das ist nicht nur eine Verschwendung wertvoller Ressourcen, es ist auch ein vergeudetes Potenzi­al für die Elektronikindustrie, die unter einem globalen Chipmangel leidet. Hinzu kommt: Die Halbleiterindustrie trägt massiv zu den globalen CO₂-Emissionen bei. Je leistungsfähiger Chips sind, desto grösser ist ihr ökologischer Fussabdruck. Zu diesem Ergebnis kommt unter anderem eine Studie der Harvard University aus dem Jahr 2021 (Chasing Carbon: The Elusive Environmental Footprint of Computing).

Showcase zur automatisierten Wieder­verwendung von Halbleitern

Für eine Wiederverwendung von Halbleitern über den Lebenszyklus von Elektrogeräten hinaus besteht also enormes Potenzial. Dieses zu nutzen, hat sich das Start-up Desoltik zur Aufgabe gemacht und ein Verfahren zur Lösung der Mikrochips von der Leiterplatte entwickelt. Desoltik besteht aus vier Studenten des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und ist im Rahmen des Student Innovation Lab am Fachbereich Elektrotechnik und Mechatronik entstanden. Auf der SPS 2023 hat das Unternehmen am Stand von Schneider Electric eine vollautomatisierte und wirtschaftlich rentable Lösung vorgestellt.

Bildergalerie

Herzstück des Showcase ist die Kombination aus drei Robotiklösungen von Schneider Electric: das industrielle Transportsystem Multi Carrier, Lexium Cobot sowie ein neuer Scara-Roboter. Da die Chips auf unterschiedlichen Platinengrössen sowie an verschiedenen Stellen verbaut sind, wird maximale Flexibilität benötigt. Zur Lokalisierung der für die Demontage relevanten Bauteile kommt eine KI-basierte Bilderkennung – ebenfalls von Schneider Electric – zum Einsatz. Diese lokalisiert die Chips auf der Platine, beurteilt deren Wertigkeit und leitet die Roboter (durch Berechnung der Zielpositionen) bei der Entnahme der Chips an. Auf diese Weise konnte eine vollautomatisierte und hochgradig flexible Lösung realisiert werden, mit der die sehr anspruchsvollen Arbeitsschritte auch wirtschaftlich rentabel ablaufen können. Selbst verschiedene Platinengrössen sind dabei kein Problem: Die Bewegungsprofile der Carrier stellen sich automatisch und schnell auf neue Formate um. Auf der Messe wurde die Applikation mit zwei verschiedenen Platinen von Schneider-Electric-Geräten (M241 und TM3) gezeigt.

Wird ein Chip per Bilderkennung und KI als recyclebar eingestuft, wird dieser im nächsten Prozessschritt von der Platine gelötet. Das von Desoltik entwickelte Verfahren dauert ungefähr drei Minuten. Das Erhitzen der Chips ist dabei kein Problem. JEDEC, das Halbleiter-Standardisierungsgremium der Electronic Industries Alliance, garantiert, dass Chips mindestens dreimal erhitzt werden können, ohne Schaden zu nehmen. Zur Entnahme der Chips von der Platine kommt der neue Scara-Roboter zum Einsatz. Die Visualisierung wurde mit der Software Aveva Edge umgesetzt.

Innovation für das Recycling von Halb­leitern

Die Maschine ist ein Meilenstein und eine wirkliche Innovation für das Recycling bzw. die Kreislaufwirtschaft von Halbleitern. Erstmals ist es möglich, dass Chips mithilfe eines automatisierten Prozesses sorgfältig entnommen und einer Wiederverwendung zugeführt werden können. Wird die Lebensdauer von Chips derart verlängert, sinkt die Abhängigkeit der Elektronikindustrie von Lieferketten. Gleichzeitig verringert sich die Abfallmenge und wertvolle Materialien wie seltene Erden und Edelmetalle werden wiedergewonnen.

Reduktion von CO₂-Emissionen

Ziel: Dekarbonisierung der Halbleiterindustrie

Die Zusammenarbeit mit Desoltik ist jedoch nicht die einzige Initiative von Schneider Electric, die auf eine Dekarbonisierung der Chip-Branche abzielt: Im Rahmen des Programms Catalyze werden Partner aus der Halbleiterbranche wie Intel dabei unterstützt, die CO₂-Emissionen entlang der kompletten Lieferkette zu reduzieren.

(ID:49823195)