Technologie polovodičů pro každého

300 mm čistá místnost Fraunhofer IPMS na CNT. © Fraunhofer IPMS / 300 mm čistá místnost Fraunhofer IPMS na CNT. © Fraunhofer IPMS

Fraunhofer IPMS vyvíjí technologie o rozměru 200 mm. © Fraunhofer IPMS / Fraunhofer IPMS vyvíjí technologie o rozměru 200 mm. © Fraunhofer IPMS

MEMS skenovací zrcadlo Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / MEMS skenovací zrcadla Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Inovativní elektronika vyžaduje nejmodernější technologie a výrobní postupy. Pro mnoho středně velkých podniků je to téměř nesplnitelná investice. Díky Institutu Fraunhofer pro fotonické mikrosystémy IPMS jsou však nejnovější výzkumné výsledky a technologie na 200 a 300 mm waferech dostupné i menším firmám. Nabídka sahá od poradenství přes vývoj procesů až po pilotní sériovou výrobu.

Stupeň automatizace a efektivita v průmyslu se výrazně zvýšily s průmyslem 4.0 a internetem věcí. Přitom je stále potřeba více senzorů, aktuátorů, řídicích zařízení a systémů strojového učení. Rostou požadavky na kompaktní, energeticky úsporné a pokročilé technologie, stejně jako na miniaturizované součástky s inovativními funkcemi. Vývoj mnoha těchto technologií je však spojen s vysokými náklady a využitím čistého prostoru. S portfoliem výzkumu v čistém prostoru o velikosti 200 mm nabízí institut Fraunhofer IPMS především menším podnikům snadný přístup k těmto nejmodernějším technologiím a zařízením.

MEMS technologie a komponenty na 200 mm waferech

Zákazníci Fraunhofer IPMS mohou využívat kompletní služby pro vývoj mikroelektromechanických systémů (MEMS) a mikro-opto-elektromechanických systémů (MOEMS) na 200 mm waferech.

V oblasti senzorů a aktuátorů lze například vyvíjet a vyrábět povrchové světelné modulátory (SLM) a kapacitní ultrazvukové senzory (CMUT pomocí technologie ochranné vrstvy v rámci povrchové mikromechaniky). Kromě toho institut nabízí v oblasti objemové mikromechaniky vysoce přesné zrcadla a jedinečný princip pohonu Nano-E-Drive, který nachází uplatnění v různých aplikacích. Tyto aktuátory vyvinuté institutem Fraunhofer IPMS jsou založeny na hluboce etchovaných strukturách z křemíku s velkými poměry stran (až 1:40 pomocí Boschova procesu). Nabízejí vysokou energetickou účinnost při malém prostoru.

Technologický vývoj a podpora technologií MEMS, od jednotlivých procesů přes technologické moduly až po kompletní technologie, stejně jako technická podpora zařízení v čistém prostoru, je zajištěna více než 100 inženýry, operátory a techniky. Po úspěšném vývoji institut nabízí pilotní výrobu nebo podporu technologického transferu. Tím pokrývá technologické stupně zralosti (TRL) od tří do osmi.

Právě začínající podniky, malé a střední firmy a společnosti bez vlastního výrobního závodu tak mohou těžit z nízkých investičních nákladů.

Vývoj polovodičových procesů a produktů na 300 mm pro nanoelektroniku

Nejen technologie na 200 mm jsou vyvíjeny institutem Fraunhofer IPMS. Výzkumný ústav provozuje s Centrem nanoelektronických technologií (CNT) aplikovaný výzkum na 300mm waferech pro výrobce mikroprocesorů, dodavatele, výrobce zařízení a výzkumné partnery.

Nabízí se řada technologických vývojů a služeb na úrovni Ultra Large Scale Integration (ULSI). Patří mezi ně například depozice atomových vrstev, chemicko-mechanické leštění, metalizace waferů, čištění waferů, metrologie nebo nanopatterning. Hlavní zaměření výzkumných aktivit je na oblast front-end s důrazem na integraci funkcionalit do spojovacích vrstev (BEoL modul). Díky spojení kompetencí s také na 300 mm působícím institutem Fraunhofer IZM-ASSID (zaměření na heterointegraci a balení na úrovni waferů) vzniklo nedávno společné centrum s čistým prostorem o rozloze 4000 m². Mezi hlavní oblasti patří například práce v oblasti neuromorfního výpočetnictví, kvantového výpočetnictví a hybridního spojování.

Neuromorfní výpočetnictví

Rychlost, výkonnost, miniaturizace a energetická účinnost jsou stále důležitější, pokud jde o umožnění aplikací v oblasti velkých dat a umělé inteligence (AI). Slibným řešením je tzv. neuromorfní výpočetnictví. Neuromorfní čipy jsou inspirovány lidským mozkem a mají vysoce propojené umělé neurony a synapse. Vyšší výpočetní výkon těchto čipů je především dosažen tím, že – stejně jako neurony a synapse v lidském mozku – současně ukládají a zpracovávají informace (In-Memory-Computing).

Fraunhofer IPMS vyvíjí především pro senzory blízkou přímou zpracování dat na místě bez přenosu do cloudu (Edge Computing) inovativní technologie a hardwarová řešení s vysokou energetickou účinností s přístupem In-Memory Computing. Pro různé generace neuromorfního hardwaru zkoumá Fraunhofer IPMS architektury Crossbar, které jsou založeny na nevolatilních pamětech (například ferroelectric field-effect transistors).