Das Management von Axiom Space hatte kürzlich bei einem Besuch in Taiwan eine ziemlich weit hergeholte Idee, wie man sauberere, qualitativ bessere und fehlerfreie Materialien für die Halbleiterindustrie herstellen könnte. Laut Focus Taiwan ist geplant, Siliziumwafer an Bord von Containersystemen in der erdnahen Umlaufbahn im Weltraum herzustellen, wo die Bedingungen in vielerlei Hinsicht günstiger sind als auf der Erde. Axiom Space selbst ist ein besonderes US-amerikanisches Unternehmen, da es als einziges auf der Welt über ein Raummodul verfügt, das mit der Internationalen Raumstation verbunden ist.
Die Idee wurde von Dr. Koichi Wakata, dem leitenden technischen Direktor der Region Asien-Pazifik von Axiom Space, vorgestellt, der früher auch der japanische Kommandant der ISS war und daher die Bedingungen im Weltraum gut kennt - er hat sie aus erster Hand erfahren. Er sagt, dass die Mikrogravitation und das Vakuum ideale Bedingungen für die Herstellung von Halbleitermaterialien bieten, wodurch deren Qualität erheblich gesteigert werden kann. Er sagt, dass diese besonderen Bedingungen eine defektfreie Kristallproduktion ermöglichen, was zu qualitativ hochwertigeren Materialien führt, die auf der Erde aufgrund von atmosphärischen Verunreinigungen und der Schwerkraft nur sehr schwer hergestellt werden können.
Ein weiterer Experte, Divya Panchanathan, globaler Leiter der kommerziellen Halbleiterlösungen im Axioum-Team, erklärte, dass die Schwerkraft auf der Erde zu Unvollkommenheiten in den Kristallstrukturen führt, während durch die Nutzung der niedrigen Erdumlaufbahn eine viel einheitlichere Kristallstruktur geschaffen werden kann. Das Vakuum vereinfacht auch den Herstellungsprozess, da weniger Verunreinigungen in den Prozess eingebracht werden können. Dies ermöglicht die Herstellung größerer, leistungsfähigerer Kristallstrukturen, die der Halbleiterindustrie neue Möglichkeiten eröffnen könnten.
Die derzeitigen Pläne von Axium sehen vor, in Zusammenarbeit mit taiwanesischen Halbleiterunternehmen Experimente an Bord der ISS durchzuführen und, wenn alles gut läuft, kommerzielle Aktivitäten rund um die Initiative aufzubauen und nach 2030 spezifische Kunden zu bedienen. Die Vision der Experten des Unternehmens ist es, ein skalierbares Verfahren für die Herstellung in großem Maßstab durch spezielle Weltraummodule zu entwickeln.
Leider haben sie nicht angegeben, mit welchen Materialien sie experimentieren werden, aber es ist wahrscheinlich, dass es sich um einkristalline Materialien wie Galliumnitrit, Galliumarsenid oder Silizium handelt. Materialien, die aus speziellen Verbindungen bestehen, wie GaN oder GaAS, und andere Materialien der nächsten Generation sind auch sehr anfällig für Verunreinigungen und Defekte, die durch die Umweltbedingungen und die Auswirkungen der Schwerkraft bei der Herstellung auf der Erde verursacht werden. Dies stellt heute kein großes Problem dar, und die Hersteller sind mit dem Endergebnis zufrieden und können das Potenzial effektiv nutzen. Die Mikrogravitation hingegen ermöglicht eine viel gleichmäßigere Verteilung der Schmelze und der Zusatzstoffe bei minimaler Verunreinigung, was insgesamt zu einer viel besseren Qualität der Siliziumwafer - der Basis für die verschiedenen Chips - führen kann.
Während die Produktion von Rohstoffen im Weltraum in der Tat erhebliche Fortschritte in der Fertigungstechnologie ermöglichen kann, sind die wirtschaftlichen Auswirkungen weniger klar. Die Beförderung von Rohstoffen in den Weltraum ist eine kostspielige Angelegenheit, die derzeit 3.000 Dollar pro Kilogramm Nutzlast kostet, die aber durch den Einsatz von Falcon Heavy auf etwa 2.000 Dollar oder weniger gesenkt werden könnte. Ein einzelner Siliziumstab mit 300 mm Durchmesser wiegt etwa 100-150 Gramm und kostet zwischen 100-200 Dollar. Es ist daher nicht klar, ob eine solche Produktion zu den derzeitigen Kosten wirtschaftlich ist, aber in der Zukunft, wenn die Streifenbreiten so schmal sind, dass die Produktion auf der Erde besonders schwierig wird - im Sub-Angström-Bereich -, könnte die Rolle von Halbleiterproduktionseinheiten in der erdnahen Umlaufbahn wertvoller werden.
Dies würde natürlich auch die Entwicklung geeigneter Technologien erfordern, um die Produktion effizient und effektiv zu gestalten. Zur Zeit ist die Chance viel größer, dass hier auf der Erde die spezifischen Bedingungen geschaffen werden, die eine moderne Halbleiterproduktion kostengünstig und ohne zusätzliche Komplikationen ermöglichen, auch bei weit fortgeschritteneren Bandbreiten als den derzeit verfügbaren.
