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www markttechnik de Nr 10 2022 10 Aktuell Nachrichten Frostige Forschung Integrationstechnologien für Kryo-Elektronik Forscher des Fraunhofer IZM wollen die Anschlussdichte mit Indium-Bumps in Quantencomputern verdoppeln und haben ein Kyromesslabor eingerichtet In diesem Labor können sie die Leistungsfähigkeit ihrer Elektronikaufbauten testen Die Anschlussdichte zu erhöhen ist ein wichtiges Ziel für Quantencomputer die auf Basis von Supraleitern arbeiten Denn die Strukturen mit denen etwa Qubits auf Chips angesteuert und in Echtzeit ausgelesen werden können sind bisher noch größer als die Qubits selbst Mit der neuen Technologie soll die Ansteuerelektronik optimiert und die Leistungsfähigkeit der Elektronikaufbauten im Kryo-Labor überprüft werden Während die Erkenntnisse der Kryotechnik zu Ende des 19 Jahrhunderts noch experimentell gewonnen wurden haben inzwischen viele Branchen die Vorteile der extremen Kälte erkannt In der Raumfahrt kommen beispielsweise Kryo-Sensoren für die Gravitationsmessung oder rauscharme Verstärker für sehr schwache Signale zum Einsatz In der Kryochirurgie wird damit krankes Gewebe behandelt Vor allem auf dem Gebiet der Quantentechnologie ist die Kryotechnik relevant > Anwendungsbeispiel Quantentechnologie Um das Spektrum der Quantentechnologien vom Computing über die Sensorik bis zur Quantenkommunikation realisieren zu können ist die Entwicklung geeigneter und vor allem skalierbarer Fertigungstechnologien notwendig Damit ein Quantencomputer echte Rechnungen löst und damit Anwendungen beschleunigt bedarf es zusätzlicher ansteuerbarer Qubits – mit hunderttausenden bis sogar Millionen physikalischen Einheiten nicht gerade wenige Diese Qubits sind durch supraleitende Schaltkreise miteinander verbunden also Leitungen die bei bestimmter Kälte einen kaum noch messbaren elektrischen Widerstand aufweisen Den Forschenden um Dr -Ing Hermann Oppermann vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM ist es nun gelungen durch die galvanische Abscheidung von Indium einen Pitch von weniger als 7 5 µm zu realisieren – mit konventioneller Technik liegt die Grenze des Machbaren bei 15 µm Um diese Technologiebasis zu schaffen Materialien zu untersuchen Integrationskonzepte zu optimieren und supraleitende Aufbauund Verbindungstechnik für kryogene Anwendungen zu entwickeln wurde am Fraunhofer IZM in Berlin das Kryomesslabor eingerichtet Im neu aufgebauten Testlabor können die Forschenden elektrische Schaltungen charakterisieren evaluieren und damit Integrationstechnologien für Anwendungen in Niedrigsttemperaturen voranbringen Durch die Analyse des Widerstandsverhaltens einzelner Schaltungsbestandteile die mit einem Kühlfinger unter Vakuum auf bis zu 3 Kgekühlt werden können das elektrische Verhalten und die Zuverlässigkeit der Durchkontaktierungen Umverdrahtungsebenen und Leitungssysteme bei Kryo-Temperaturen evaluiert werden ha ■ Support für Entwickler Trace 32 unterstützt Arduino-Bluetooth-Modul Umfassende Debug-Funktionen stellt Lauterbach bereits für die Pro-Linie von Arduino genauer den »Portenta H7« bereit Ab sofort unterstützt Trace32 ebenfalls den »Nano 33 BLE« und »BLE Senso« des Herstellers von Entwickler-Werkzeugen Entwickler können das Debugging Tool kostenlos für ihre Projekte verwenden Der Arduino Nano 33 BLE Sense enthält Bluetooth-Konnektivität sowie umfangreiche Sensoren darunter eine 9-achsige inertiale Messeinheit IMU die das übliche Gyroskop und den Beschleunigungsmesser um einen Kompass ergänzt Zudem enthält das Board ein Mikrofon einen Lichtund Farbsensor einen Gestensensor sowie Temperatur-Feuchtigkeitsund Luftdrucksensoren Das Board basiert auf dem uBlox-Bluetooth-Modul mit einem 64-MHz-Arm-Cortex-M4F-Kern von Nordic Semiconductor Auf dem Chip läuft Mbed OS ein Betriebssystem für Armbasierte Embedded-Systeme das die gleichzeitige Ausführung mehrerer Threads ermöglicht Hierdurch eignet es sich sehr gut für maschinelles Lernen unter Verwenden der Bibliotheken »TensorFlow Lite« und »tinyML« Jedes Nano-33-BLE-Gerät hat eine eindeutige Seriennummer mit der Anwender eine kostenlose Version des Trace32-Debuggers herunterladen können Die Lizenz wird über den seriellen Port bereitgestellt Anwender die erweiterte Debugund Trace-Funktionen benötigen können das hardwarebasierte Tool »µTrace« von Lauterbach erwerben Hierfür ist ein Serial Wire Debug Header auf das Board aufzulöten Ab sind die Boards Arduino Pro Portenta H7 und Nano 33 BLE über die üblichen Arduino-Vertriebskanäle erhältlich ts ■ Lauterbach stellt neuen Debugging Support für Arduino-Entwickler bereit Bild Lauterbach Bild Fraunhofer IZM