Výzkum pro budoucnost, přenos aplikací pro současnost

Lithografický proces v čisté místnosti o rozměru 300 mm v Fraunhofer IPMS - Center Nanoelectronic Technologies (CNT). © Fraunhofer IPMS / Lithografie v čisté místnosti o rozměru 300 mm v Fraunhofer IPMS - Center Nanoelectronic Technologies (CNT). © Fraunhofer IPMS

Práce v 200mm čisté místnosti Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Výzkum a vývoj v 200mm čisté místnosti. © Fraunhofer IPMS

720p OLED Mikrodisplej © Fraunhofer IPMS / 720p OLED mikrodisplej. © Fraunhofer IPMS

Pokroky v průmyslu a technice neustále vyžadují nová řešení při výrobě mikroprocesorů, a to jak z technického, ekonomického, tak ekologického hlediska. S průkopnickým výzkumem a vysoce moderním zařízením se Fraunhoferův ústav pro fotonické mikrosystémy IPMS etabloval jako silný partner průmyslu. Nabídka služeb zahrnuje všechny kroky „od laboratoře po výrobu“ – od poradenství přes vývoj procesů až po pilotní výrobu.

Zatímco systémy a součástky musí stále splňovat vyšší požadavky na výkon, je zároveň nezbytné, aby byly kompatibilní s dalšími průmyslovými procesy a odpovídaly aktuálnímu technologickému standardu. Dobrá a rychlá integrace, co nejširší možnosti použití a nákladová efektivita jsou klíčovými faktory. Fraunhofer IPMS pracuje na inovativních řešeních v oblasti paměťových technologií, senzoriky a aktoriky, stejně jako na MEMS systémech a díky svému komplexnímu portfoliu a intenzivní spolupráci s výrobci čipů, zařízeními a dodavateli umožňuje rychlý přenos výsledků a technologií.

Nové výpočetní architektury a inovativní paměti pro příští generaci počítačů

Každý den generujeme rostoucí množství dat. Pro jejich správu jsou zapotřebí nové technologie umožňující rychlé ukládání a zpracování těchto informací. V tomto ohledu se Fraunhofer IPMS věnuje výzkumu příští generace počítačů. V projektech s mezinárodními partnery, jako jsou „QSolid“, „Qu-Pilot“ nebo „QUASAR“, pracuje ústav na výrobě qubitů a výstavbě kvantových počítačů. Hlavním tématem výzkumu je průmyslově přístupná škálovatelnost elektroniky, optimalizované materiály, procesy a řídicí technologie s ohledem na jejich kompatibilitu s CMOS.

Pro moderní zpracování dat nabývají na významu nevolatilní paměťová řešení (NVM), protože jsou výkonnější, levnější a energeticky úspornější. Fraunhofer IPMS má více než deset let zkušeností s vývojem technologií MRAM, RRAM a ferroelektrických technologií. Zejména je třeba vyzdvihnout ferroelektrické paměti na bázi hafniového oxidu, které lze bez problémů integrovat do pokročilých CMOS technologií a nabízejí výrazně lepší výkon a nižší náklady. Také tzv. „In-Memory Computing“ představuje obzvlášť energeticky úspornou a zároveň výkonnou technologii, při níž jsou data zpracovávána přímo na místě jejich vzniku, tj. v paměťových polích.

Výzkumné služby Fraunhofer IPMS v této oblasti zahrnují vývoj systémových návrhů, návrhů obvodů a integračních konceptů, ale také výzkum materiálů a jejich charakterizaci až do úrovně megabajtů. Díky implementaci materiálů přímo do výrobních linek pomocí waferových smyček je zajištěn přímý přenos do stávajících technologických uzlů.

Prakticky orientované MEMS, MOEMS a mikrodispleje na 200mm křemíkových waferech

Ve dvou vysoce moderních čistých prostorách o velikosti 200 mm vyvíjí Fraunhofer IPMS technologie MEMS, MOEMS a mikrodisplejů napříč celým hodnotovým řetězcem: od jednotlivých procesů přes technologické moduly až po pilotní výrobu či podporu technologického transferu a licencování. Ústav tak pokrývá technologické stupně zralosti od 3 do 7. Především začínající podniky, malé a střední podniky a firmy bez vlastního výrobního závodu profitují z celkového servisu s nízkými investičními náklady. Aby byl vstup do technologií co nejjednodušší, nabízí ústav také hodnotící sady (evaluation kits), tj. předzkušební sestavy, s jejichž pomocí si zákazníci mohou technologie Fraunhofer IPMS přímo vyzkoušet ve své vlastní aplikaci.

V 200mm čistých prostorách také ústav vyvíjí inovativní součástky, jako jsou senzory, aktory nebo mikrodispleje. Tyto mikrodispleje nedávno poprvé dosáhly průhlednosti 45 %. Díky velmi vysokému rozlišení a technologické úrovni jsou mikrodispleje ideální pro aplikace virtuální reality, rozšířené reality a smíšené reality v průmyslové výrobě nebo medicíně.

Těsné propojení s polovodičovým průmyslem

Aby se urychlil přechod od laboratoře k praktickému použití, nabízí Fraunhofer IPMS silnou síť a úzkou spolupráci s průmyslem. Současně se tím podporuje technologická konkurenceschopnost Německa. Nedávno ústav oslavil spolupráci s BASF k 10. výročí v oblasti nových materiálů. Také společnost GlobalFoundries je již léta úzkým partnerem v oblasti vývoje procesů a s firmou Bosch ústav udržuje dlouhodobé partnerství v oblasti vývoje MEMS technologií, například při vývoji mikrolautsprecherů. S Applied Materials provozuje ústav metrologické centrum. V screeningové fabrice v Centru nanoelektronických technologií (CNT) lze za podmínek průmyslu hodnotit materiály, procesy a stroje podle standardu ISO 9001 a na úrovni Ultra-Large-Scale-Integration (ULSI).

Kromě toho jsou k dispozici služby na 200- a 300mm waferech pro zákazníky, výrobce čipů a zařízení, dodavatele a další výzkumné a vývojové partnery. Nabídka zahrnuje od depozice atomových vrstev, chemicko-mechanického leštění přes metalizaci waferů a čištění waferů až po metrologii a nanopatterning.

Udržitelnost nabývá na významu

Udržitelná mikroelektronika se stále více stává středem pozornosti moderního vývoje, aby se řešily ekologické výzvy v odvětví. Použitím šetrných materiálů a energeticky úsporných výrobních procesů lze minimalizovat uhlíkovou stopu. Fraunhofer IPMS se tímto zabývá v rámci řady projektů – například v rámci kompetenčního centra „Green ICT @ FMD“ v rámci Výzkumné továrny pro mikroelektroniku Německa. Hlavním cílem je najít a vyhodnotit alternativní a ekologičtější materiály či procesy a výrazně snížit spotřebu energie a materiálů již při výrobě. Cílem je udržitelná mikroelektronika, která splňuje požadavky na udržitelnost a zároveň posiluje technologickou konkurenceschopnost.