Black Semiconductor

Bei Black Semiconductor trifft wissenschaftliche Exzellenz auf industrielle Vision. Die Brüder Daniel und Sebastian Schall haben ein Verfahren entwickelt, das auf Basis des Wunderstoffs Graphen elektronische Chips mit optischer Datenübertragung verbindet. Ihre Technologie revolutioniert die Art und Weise, wie Daten zwischen Prozessoren fließen – schneller, effizienter, nachhaltiger. Unterstützt von über 250 Millionen Euro Förder- und Investorengeldern und eingebettet in eine europäische Chipstrategie, treibt Black Semiconductor den Aufbau europäischer Halbleiterkompetenz voran.

Das Deep-Tech-Unternehmen Black Semiconductor aus Aachen arbeitet an einer der derzeit spannendsten Schnittstellen der globalen Mikroelektronik: der Verbindung von Elektronik und Photonik mittels Graphen. Ihr Ziel: die Kommunikation zwischen Mikrochips fundamental zu revolutionieren, mit weitreichenden Konsequenzen für Datenzentren, künstliche Intelligenz und energieeffiziente Rechentechnologien. Die wissenschaftliche Arbeit von Dr.-Ing. Daniel Schall (42) zu den besonderen optischen Eigenschaften von Graphen legte den technologischen Grundstein für das Unternehmen. Er ist promovierter Mikrosystemtechniker, forschte an der RWTH Aachen. „Als ich die besonderen optischen Eigenschaften dieses Materials kennenlernte, war für mich klar: Graphen ruft förmlich danach, in der Halbleiterindustrie eingesetzt zu werden“, erinnert er sich. Sein Bruder Sebastian Schall (39) bringt als ehemaliger Unternehmensberater für Prozessmanagement die unternehmerische Expertise in das Duo ein. Ihn treibt die Idee einer menschenzentrierten Organisation an: „Ich wollte ein Unternehmen schaffen, in dem Menschen gerne arbeiten und in dem wir gemeinsam Großes bewegen können.“

Was beide vereint, ist ein tiefes Bedürfnis nach Gestaltung: „Wir wussten schon immer, dass wir gemeinsam ein Unternehmen gründen möchten“, sagt Daniel. Mit der Idee, elektronische Chipberechnung mit optischer Datenkommunikation auf Basis von Graphen zu verbinden, schufen sie ein Geschäftsmodell, das sich nicht nur an technologischen, sondern auch an gesellschaftlichen und industriellen Herausforderungen orientiert – etwa der Energieeffizienz oder Europas technologischem Rückstand in der Halbleiterbranche. Mit dieser Ambition ist Black Semiconductor nicht nur ein Beispiel für forschungsnahe Gründungen, sondern ein Pionierunternehmen mit politischer Relevanz: Mehr als 250 Millionen Euro an öffentlichen und privaten Fördermitteln warben sie bereits ein, ein starkes Signal für das Vertrauen in ihre Mission.

Im Zentrum von Black Semiconductors Innovationskraft steht das revolutionäre Material Graphen. Es könnte die Art und Weise, wie Mikrochips kommunizieren, grundlegend verändern. Mit ihrer Lösung, Integrated Graphene Photonics (IGP), schaffen die Black Semiconductor-Gründer eine Brücke zwischen zwei bislang getrennten Welten: der elektronischen Berechnung und der optischen Datenübertragung. „Unsere Technologie wandelt elektrische Signale unmittelbar in optische um, minimiert so Verzögerungen, spart Energie und steigert die Datenübertragungsrate enorm“, erklärt Daniel Schall. Damit lösen die IGP-Chips von Black Semiconductor ein zentrales Problem moderner Mikroelektronik: die steigende Datenmenge bei gleichzeitigem Energie- und Leistungsdruck, insbesondere durch datenintensive Anwendungen wie künstliche Intelligenz oder autonomes Fahren.

Vergleichbar sei der technologische Sprung mit dem Wechsel von Kupferkabeln zu Glasfaser – jedoch auf der Mikrochipebene. Statt Strom übertragen die Chips Licht: Photonen statt Elektronen. Der Clou: Graphen fungiert als „Übersetzer“ zwischen diesen beiden Sphären. Aufgrund seiner besonderen optoelektronischen Eigenschaften ermöglicht es eine hochpräzise, verlustarme und ultraschnelle Umwandlung von elektrischen in optische Signale direkt im Chip selbst. Das Ergebnis: Die Datenübertragung zwischen Prozessoren wird um das 100- bis 1.000-fache beschleunigt, während gleichzeitig der Energieverbrauch drastisch sinkt. Eine Kombination, die besonders für Betreiber großer Rechenzentren oder Unternehmen mit extrem hohem Datenaufkommen von enormem Interesse ist.

Dementsprechend ist Black Semiconductor bewusst industrienah: Die eigene Technologie ist voll kompatibel mit bestehenden CMOS-Fertigungsprozessen, also der gängigen Chipproduktion. Das bedeutet, dass die neuen photonischen Komponenten ohne teure Umrüstungen oder Spezialanlagen in bestehende Produktionsumgebungen integriert werden können – ein wesentlicher Vorteil in einer Branche, in der jedes Produktionsrisiko milliardenschwer ist. Zur Umsetzung betreibt das Unternehmen die Pilotlinie in der eigenen Fertigungsanlage „FabONE“, auf der die Graphen-Photonik erstmals auf 300-mm-Wafern (Siliziumscheiben zur Chip-Herstellung) umgesetzt wird. Sie bildet das Herzstück für den geplanten Hochlauf bis zur Volumenproduktion. Schon heute arbeiten rund 100 Mitarbeitende daran, aus dem Konzept Realität zu machen – mit dem klaren Ziel, „hundert oder tausend Prozessoren wie einen einzigen Chip zusammenarbeiten“ zu lassen, wie Daniel Schall es formuliert.

Mit ihrer GraphenPhotonik-Technologie positionieren sich die Aachener Gründer bewusst als Teil einer größeren Bewegung: dem Aufbau einer wettbewerbsfähigen europäischen Halbleiterkompetenz. Zu den primären Zielgruppen zählen Halbleiterhersteller, Rechenzentrumsbetreiber, KI-Unternehmen sowie die Automobil- und Robotikindustrie.