Kleines Teil, große Wirkung: der Halbleiter

Audi Blog
Kathrin Lettner | 22.06.2016
Audi Halbleiterlabor der Qualitätssicherung
22.06.2016
Kleines Teil, große Wirkung: der Halbleiter
Bis zu 8.000 Halbleiterbauelemente stecken in einem aktuellen Audi. Und mit jeder
neuen elektrischen Funktion im Auto werden es mehr. Denn die Halbleiter sind das
Herz der Steuergeräte im Fahrzeug. Was sie ausmacht und was sie leisten – Autorin
Kathrin Lettner hat sich die kleinen Helfer unters Mikroskop geholt: im Audi
Halbleiterlabor.
Im weißen Laborkittel sitzt Oliver Senftleben an seinem Prüfplatz, hochkonzentriert, den Kopf über ein Mikroskop
gebeugt. Unter der Linse liegt in 100-facher Vergrößerung ein Halbleiterchip, den der promovierte Ingenieur
gerade analysiert. Wir befinden uns im Halbleiterlabor der Audi Qualitätssicherung. Hier dreht sich alles um
Elektronik- und Halbleitertechnologien. „Denn insbesondere bei der Elektromobilität, der Vernetzung und dem
Autonomen Fahren sind modernste Halbleitertechnologien erforderlich, deren Qualität und Zuverlässigkeit
sichergestellt werden muss“, erklärt Oliver Senftleben. Die Audi Qualitätssicherung hat das früh erkannt und
bereits im Jahr 2006 als einziger Automobilhersteller in Europa ein eigenes Halbleiterlabor gegründet.
Audi Halbleiterlabor: Alleinstellungsmerkmal seit zehn Jahren
Ein Halbleiterlabor bei einem Automobilhersteller? „Halbleiter sind zwar keine klassische Kernkompetenz eines
Automobilherstellers, aber für uns ist es wichtig, bei diesem Thema eine hausinterne Expertise zu haben. Denn
nur so können wir die Qualität all unserer Bauteile im Auto genau beurteilen und die Optimierung der Bauteile
aktiv vorantreiben“, erläutert Christian Langmeir, der Leiter der Abteilung.
Doch was genau sind eigentlich Halbleiter und welche Funktion haben sie im Auto? Jede elektrische Funktion im
Fahrzeug wird durch ein Steuergerät realisiert. Dabei bilden Bauelemente wie Prozessoren oder Speicher, wie sie
in jedem Computer oder Smartphone zum Einsatz kommen, das Herz und das Gehirn der Steuergeräte. Das
Grundmaterial dieser Bauelemente sind sogenannte Halbleitermaterialien wie das Silizium, aber auch exotische
Vertreter wie Galliumnitrid, das zum Beispiel für Leuchtdioden verwendet wird, oder organische Halbleiter (z.B.
OLED-Displays), die vorwiegend für optische Anwendungen zum Einsatz kommen.
Mikroelektronik ermöglicht 80 Prozent der Innovationen
„Mehr als 80 Prozent aller Innovationen in einem modernen Fahrzeug werden durch die Mikroelektronik
ermöglicht“, sagt Helmut Lochner, Halbleiter-Experte bei der Qualitätssicherung. „In Summe stecken in einem
modernen Fahrzeug 6.000 bis 8.000 aktive Halbleiterbauelemente in bis zu 100 untereinander vernetzten
Steuergeräten. Jedes Einzelne davon hat heute mehr Rechenleistung als die erste Rakete zum Mond.“
Schon während der Entwicklungsphase überprüfen er und seine Kollegen die Anforderungen, die ein Halbleiter für
den Einsatz im Automobil erfüllen muss. Und diese sind gewaltig: Die Lebensdauer eines Smartphones liegt im
Schnitt bei zwei Jahren, bei einem Auto sind es rund 15 Jahre. „Zudem ist die Nutzung und Beanspruchung bei
einem Auto ganz anders als bei einem Smartphone. Der Halbleiter muss hierzu anders konzipiert und verarbeitet
werden, um die hohen Anforderungen an Temperaturunterschiede, Feuchtigkeit und Vibrationen, wie sie im
Fahrzeug auftreten, zu erfüllen.“
Und auch innerhalb der verschiedenen Modelle sind Halbleiter unterschiedlichen Einflüssen ausgesetzt. Ein gutes
Beispiel ist der Audi R8. Weil sich der Motor hier im Heck des Fahrzeugs befindet, werden die Halbleiter in den
Rückleuchten deutlich heißer und daher stärker beansprucht. Deshalb müssen die Halbleiter und Steuergeräte in
der Entwicklungsphase eines neuen Modells Extremtest wie spezielle Temperaturschocks bestehen. Nur so
können sich die Qualitätssicherer ein Bild davon machen, welche Verbesserungsmöglichkeiten es bei der
Herstellung von Halbleitern und Steuergeräten noch gibt.
Halbleiter im Röntgengerät
Während die einen Halbleiter im Temperaturschrank schwitzen, landen die anderen im Röntgengerät. Denn das
Halbleiterlabor führt auch sogenannte Fehleranalysen durch. Hierbei werden die Steuergeräte mit einem
Röntgengerät auf mögliche Serien- und Prozessfehler untersucht. „Oft sind die Platinen im Gehäuse versteckt. Im
Röntgengerät können wir unter die Hülle schauen und Lötstellen, Bonddrähte sowie Kontakte überprüfen, ohne
das Steuergerät zu zerstören“, erläutert Robert Kraus, der unter anderem die Fertigungsqualität der
Elektroniklieferanten sicherstellt. Auch bei Beanstandungen aus dem Feld werden Fehleranalysen für oder mit den
Lieferanten durchgeführt.
Oftmals fungiert das Halbleiterlabor dabei auch als Brücke zwischen Halbleiterherstellern und
Elektroniklieferanten. Darüber hinaus definieren die Qualitätssicherer Anforderungen an die Lieferanten und
Unterlieferanten, um Fehler in der Zukunft zu vermeiden. Hierzu sind die Ingolstädter Experten in enger
Abstimmung mit anderen Halbleiterspezialisten aus der Entwicklung und den übrigen Marken des VW-Konzerns,
um das Auto von Morgen noch zuverlässiger und robuster auszulegen. „Denn eines ist für Audi klar“, betont
Langmeir, der Chef des Halbleiterlabors. „Bei der Qualität darf auch bei den Halbleiterbauelementen nicht gespart
werden.“
© 2016 AUDI AG. Alle Rechte vorbehalten.

Download Report