Electrónica micropotente ? Integración de sistemas mediante empaquetado a nivel de oblea en 3D

Microelectrónica potente? Integración de sistemas mediante empaquetado a nivel de obleas en 3D

Siempre más pequeño, cada vez más potencia y, sobre todo, más funciones, ¿debe ofrecer en el futuro los sistemas microelectrónicos? Al mismo tiempo, deben ser energéticamente eficientes y económicos de fabricar. Una forma de lograr esto es la integración de sistemas 3D. En Dresde, hoy se inaugura el centro «All Silicon System Integration Dresden ASSID» del Instituto Fraunhofer para la Confiabilidad y Microintegración IZM. Allí, los investigadores quieren desarrollar tecnologías para una integración de sistemas 3D de componentes semiconductores y hacerlas aptas para su aplicación.

«El centro All Silicon System Integration Dresden ASSID del IZM es uno de los pocos centros en todo el mundo que trabaja activamente en el campo de alta tecnología de la integración de sistemas 3D a nivel de obleas», dice el director del Fraunhofer, Prof. Dr. Alfred Gossner, en la inauguración. «Nos alegra que el Ministerio Federal de Educación e Investigación, el Estado Libre de Sajonia y la Unión Europea apoyen esta tecnología innovadora y fomenten proyectos concretos aquí».

Las tecnologías desarrolladas en el Fraunhofer IZM - ASSID se utilizan para fabricar sistemas que combinan varios componentes electrónicos en una forma miniaturizada y que se producen mediante procesos establecidos de fabricación de semiconductores. El término técnico para esto es: «Wafer Level System in Packages – WL-SiP». Estos pequeños sistemas extremadamente complejos se utilizan como módulos electrónicos donde se requiere procesamiento rápido de señales, como en procesamiento y análisis de imágenes en dispositivos médicos o en el área de seguridad. Otros campos de aplicación son los controles en la ingeniería de maquinaria y plantas, en la automatización y en sistemas robóticos, así como en energías alternativas. En la industria automotriz, estos sistemas se necesitan, por ejemplo, para una gestión energética eficiente en vehículos eléctricos o en sistemas de asistencia al conductor. Son posibles en todos los lugares donde se quieran integrar varios componentes electrónicos como procesadores, ASICs, memorias o sensores en un sistema electrónico compacto, potente y pequeño. Gracias a su enfoque modular, es posible, mediante la integración de sistemas 3D, responder más rápidamente y mejor a necesidades específicas de aplicación y a deseos individuales de los clientes. Los productos se pueden realizar más rápidamente y poner en el mercado a menor coste.

Los desafíos técnicos relacionados con la densidad de integración y cableado son inmensos. Aquí entra en juego la experiencia de muchos años del IZM. En el campo del empaquetado a nivel de oblea y de la integración de sistemas 3D, los investigadores han establecido una posición destacada a nivel internacional. Esto se pretende transferir y ampliar con el IZM - ASSID en la tecnología de empaquetado a nivel de oblea de 300 mm. Los ingenieros quieren aumentar la capacidad de rendimiento de los sistemas microelectrónicos, no solo colocando los componentes en una capa, sino apilándolos en varias capas y conectándolos eléctricamente. La conexión se realiza mediante «Through Silicon Vias», que son pasantes de cobre-metalizado en la oblea de silicio.

Para implementar estos sistemas 3D en una fabricación industrial, los científicos deben desarrollar una variedad de procesos tecnológicos, procedimientos innovadores y soluciones con nuevos materiales. «Nuestro objetivo es ofrecer soluciones a medida para una amplia variedad de clientes de la industria y la investigación», explica el Dr. Klaus-Dieter Lang del IZM.

Bajo interés ya han mostrado socios industriales importantes como GLOBALFOUNDRIES en Dresde, así como las empresas Infineon Technologies y NXP Semiconductors Germany. El Fraunhofer IZM - ASSID estará firmemente integrado en la red de investigación e industria institucional, con las empresas de Silicon Saxony y los institutos Fraunhofer en el Estado Libre de Sajonia. Además, el IZM - ASSID también se establecerá internacionalmente como uno de los centros más importantes para la integración de sistemas 3D en la microelectrónica.

Imagen: La integración de sistemas 3D en obleas de 300 mm ayudará a hacer que la microelectrónica sea más pequeña, potente y energéticamente eficiente. (© Fraunhofer IZM)