Fraunhofer IAF rozšiřuje technologické schopnosti pro inovace chipletů v rámci pilotní linky APECS

Státní tajemník Dr. Patrick Rapp (vpravo), Ministerstvo hospodářství, práce a cestovního ruchu, předává vedení institutu Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert (vlevo) a Prof. Dr. Rüdiger Quay (uprostřed), symbolický šek na částku 4,35 milionu eur. © Fraunhofer IAF / Státní tajemník Dr. Patrick Rapp, Ministerstvo hospodářství, práce a cestovního ruchu, předává symbolický šek na částku 4,35 milionu eur vedení institutu Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert a Prof. Dr. Rüdiger Quay. © Fraunhofer IAF

Po předání šeku se státní tajemník Dr. Patrick Rapp na místě informuje o pilotní lince APECS a plánovaných aktivitách Fraunhofer IAF. © Fraunhofer IAF / After handing over the cheque, State Secretary Dr. Patrick Rapp discusses the APECS pilot line and the planned activities of Fraunhofer IAF on site. © Fraunhofer IAF

V rámci pilotní linky APECS je rozšiřována oblast suché leptací technologie v čisté místnosti Fraunhofer IAF pro 6'' wafery. © Fraunhofer IAF / Součástí pilotní linky APECS je rozšíření oblasti suché leptací technologie v čisté místnosti Fraunhofer IAF pro 6'' wafery. © Fraunhofer IAF

Post-CMOS Drucksensor-Chiplets mit Wafer-Level-Gehäusen vor ihrer Trennung. © Fraunhofer ISIT / Post-CMOS Drucksensor-Chiplets mit Wafer-Level-Verpackung vor dem Sägen. © Fraunhofer ISIT

Fraunhofer IAF rozšiřuje své technologické schopnosti v oblasti III-V spojovacích polovodičů a tím přispívá k budování pilotní linky APECS v rámci EU Chips Act. Ministerstvo hospodářství, práce a turismu Bádenska-Württemberska se na financování podílí částkou 4,35 milionu eur. Dne 16. prosince 2024 předal státní tajemník pro hospodářství Dr. Patrick Rapp symbolicky ředitelství institutu šek na částku podpory. APECS umožňuje v následujících 4,5 letech dále rozšiřovat výzkumnou a vývojovou infrastrukturu v celé Evropě. Celková podpora činí 730 milionů eur, poskytnutých prostřednictvím Chips Joint Undertaking, Spolkového ministerstva vzdělávání a výzkumu (BMBF) a dalších zdrojů.

V rámci pilotní linky »Pokročilé balení a heterogenní integrace pro elektronické komponenty a systémy« (APECS) rozšiřuje institut Fraunhofer pro aplikovanou pevnolátkovou fyziku IAF v následujících letech svou výzkumnou infrastrukturu v oblasti polovodičů. Podporu získává od spolkového země Bádensko-Württembersko prostřednictvím národního financování ve výši 4,35 milionu eur. Dne 16. prosince 2024 navštívil státní tajemník Dr. Patrick Rapp z Ministerstva hospodářství, práce a turismu Bádenska-Württemberska Fraunhofer IAF a symbolicky předal šek na částku podpory. Následně se místně informoval o plánovaných opatřeních a pilotní lince APECS, kterou v příštích 4,5 letech koordinuje Fraunhofer-Gesellschaft a která bude implementována v rámci výzkumné továrny mikroelektroniky Německa (FMD).

»Pilotní linka APECS je pro Bádensko-Württembersko strategicky významným projektem, protože jde o účast na vysoce inovativním vývoji v oblasti polovodičových technologií a podporu rychlého přenosu technologií do našich podniků. Jen tak můžeme jako země dále potvrzovat svou roli vedoucí inovační oblasti v Evropě«, řekl Dr. Patrick Rapp při předání symbolického šeku na podporu.

Posílení evropské konkurenceschopnosti ve vývoji a výrobě polovodičů

»Jako výzkumný institut můžeme přispět k řešení obrovských výzev, kterým Evropa v současnosti čelí. Naše inovace mohou poskytnout evropské ekonomice cenné impulzy a přispět ke zvýšení konkurenceschopnosti a odolnosti v krizových situacích. APECS nám umožňuje cílený technologický rozvoj, jehož výhody mají malé a střední podniky v celé EU k dispozici a zároveň trvale posilují místo Bádensko-Württembersko. Velice děkujeme Ministerstvu hospodářství Bádensko-Württembersko za štědré financování«, vysvětlila Dr. Patricie Merkert, která spolu s prof. Dr. Rüdigerem Quayem tvoří vedení institutu Fraunhofer IAF jako dvojí vedení.

Prof. Dr. Quay zdůrazňuje: »Díky APECS můžeme najednou udělat několik důležitých kroků směrem k budoucnosti, protože výrazně zlepšujeme výkonové schopnosti naší výzkumné infrastruktury a zároveň odemykáme klíčová témata budoucnosti. Další rozvoj našich schopností v heterogenní integraci otevírá cestu pro mnoho nových inovací. Převod základních technologií našeho institutu do vyšší úrovně výroby přibližuje naše procesy k průmyslovému standardu. To prospívá jak našemu vývoji, tak ekonomice – v regionu i v Evropě.«

APECS: Heterogenní integrované technologie pro evropskou ekonomiku

Pilotní linka APECS je důležitým stavebním kamenem EU Chips Act, který má podpořit inovace v oblasti chipletů a zvýšit výzkumné a výrobní kapacity pro polovodiče v Evropě. Instituty spolupracující v rámci FMD úzce spolupracují s dalšími evropskými partnery na budování pilotní linky a významně přispívají ke zvýšení technologické odolnosti Evropy a tím i ke zvýšení globální konkurenceschopnosti v odvětví polovodičů.

Jak velké průmyslové podniky, tak malé a střední podniky (SME) a start-upy budou mít díky pilotní lince přístup k nejmodernějším technologiím a zajistí bezpečné, odolné řetězce hodnoty v oblasti polovodičů. APECS je spolufinancováno prostřednictvím Chips Joint Undertaking a národních financování z Belgie, Německa, Finska, Francie, Řecka, Rakouska, Portugalska a Španělska v rámci iniciativy »Chips for Europe«. Celkové financování pilotní linky APECS činí 730 milionů eur na období 4,5 roku.

Pilotní linka APECS se zaměřuje na škálovatelný průmyslový přenos nově vyvinutých inovací v oblasti heterogenní integrace, zejména při použití nových technologií chipletů, a tím vytváří most k aplikovanému výzkumu. APECS přesahuje běžné metody systémů v balení (SiP) a má za cíl dodávat odolné a důvěryhodné heterogenní systémy, které výrazně zvýší inovační schopnosti evropského odvětví polovodičů.

Chiplety pro vysokofrekvenční aplikace a výrobu na 6''-waferech

Jako spolupracující institut v rámci FMD vyvíjí Fraunhofer IAF v rámci APECS inovativní chiplety na bázi hybridních polovodičových systémů Indium-gallium-arsenid na křemíku (InGaAs na Si) a Galliumnitrid na karbidu křemíku (GaN na SiC) a mikrobumové interpozice. Tyto technologie jsou díky vynikajícím hodnotám v klíčových parametrech, jako je šum, výstupní výkon a účinnost, zvlášť vhodné pro vysokofrekvenční aplikace a slibují inovace v měřicí technice, komunikaci, radarové technice a senzorech.

»Chiplety nabízejí významné výhody při vývoji a výrobě vysoce výkonných elektronických a optických komponent, protože umožňují kompaktní a vysoce efektivní multifunkční systémy. Kombinace různých funkcí, jako je řídicí logika a zesilovače, na jednom nosiči zlepšuje jak výkonové schopnosti, tak energetickou účinnost systému. Velmi se těšíme na možnost zásadního rozvoje našich technologií v rámci APECS«, vysvětlil Dr. Patrick Waltereit, vedoucí oddělení technologie v Fraunhofer IAF.

Pro zajištění jednoduchého přenosu do průmyslu mají být vývoj a výroba chipletů a interpozic realizovány na 6''-waferech v rámci Fraunhofer IAF. V čistém prostoru institutu budou proto pořízeny nové zařízení pro epitaxií, procesní technologie a měřicí techniku a budou uvedeny do provozu. Dále budou stávající procesy pro výrobu chipletů a interpozic upraveny.

Chiplety: Integrace jednotlivých technologií zvyšuje funkčnost a snižuje náklady

Stoupající požadavky na výkon a náklady na elektronické komponenty vedou k tomu, že konvenční polovodičové čipy se stále více blíží svým technologickým hranicím. Zpracování velkých integrovaných obvodů, které jsou nutné pro komplexní funkce, je nákladné, protože jednotlivé vady mají extrémní dopad na výtěžnost jednoho waferu. Navíc chemické a mechanické neslučitelnosti různých materiálů a vrstevních struktur znamenají, že na jednom waferu je možné realizovat jen omezené množství různých technologií.

Nové řešení, jak efektivně zvýšit funkčnost systému, spočívá v elektrickém nebo optickém propojení jednotlivých malých komponent (tzv. chipletů) na společném substrátu (interpozici). Díky přístupu chipletů mohou jednotlivé technologie procházet optimalizovanou epitaxií a zpracováním a následně vytvářet vysoce funkční, flexibilní a efektivní systém na úrovni čipu pomocí ztrátově minimální integrace. Tato modulárnost zároveň zvyšuje škálovatelnost, zjednodušuje návrh čipu a zkracuje dobu uvedení inovací na trh.

Podpora

APECS je spolufinancováno prostřednictvím Chips Joint Undertaking a národních finančních institucí Belgie, Německa, Finska, Francie, Řecka, Rakouska, Portugalska a Španělska v rámci iniciativy »Chips for Europe«.