Innovaciones en chiplets para Europa: Lanzamiento de la línea piloto APECS en el marco del EU Chips Act

Dentro del marco de la línea piloto APECS será posible ampliar aún más la infraestructura de I+D para tecnologías y aplicaciones de semiconductores en los próximos años. © loewn/Bernhard Wolf

Chiplets de sensores de presión post-CMOS con encapsulado a nivel de oblea antes de su separación. © Fraunhofer ISIT / Chiplets de sensores de presión post-CMOS con encapsulado a nivel de oblea antes de su corte. © Fraunhofer ISIT

La línea piloto para »Empaquetado Avanzado e Integración Heterogénea para Componentes y Sistemas Electrónicos« (en corto APECS) es un componente importante de la Ley de Chips de la UE, para impulsar innovaciones en chiplets y aumentar las capacidades de investigación y fabricación de semiconductores en Europa. Los institutos que colaboran en la Fábrica de Investigación de Microelectrónica Alemania (FMD) trabajan en estrecha colaboración con otros socios europeos en la creación de la línea piloto APECS y contribuyen significativamente a fortalecer la resiliencia tecnológica de Europa y, por ende, a aumentar la competitividad global en la industria de semiconductores. Tanto grandes empresas industriales como pymes y startups tendrán acceso sencillo a tecnologías de vanguardia a través de la línea piloto y garantizarán cadenas de valor de semiconductores seguras y resilientes. APECS está cofinanciada por la Chips Joint Undertaking y por fondos nacionales de Bélgica, Alemania, Finlandia, Francia, Grecia, Austria, Portugal y España en el marco de la iniciativa »Chips for Europe«. La financiación total para la línea piloto APECS asciende a 730 millones de euros durante 4,5 años.

Europa cuenta con un ecosistema dinámico compuesto por empresas líderes en sectores tradicionales, pequeñas y medianas empresas (pymes) y startups, cuya ventaja competitiva también se basa en soluciones avanzadas de semiconductores que constituyen la base para innovaciones. Sin embargo, estas empresas enfrentan hoy el desafío de que el acceso a tecnologías avanzadas está limitado en Europa debido a la falta de recursos. La Comisión Europea invierte en el marco de la Ley de Chips de la UE fondos considerables para fortalecer las tecnologías y aplicaciones de semiconductores en la UE. Con ello, se busca aumentar la resiliencia tecnológica de Europa, asegurar las cadenas de suministro y valor, y promover innovaciones en sectores clave como la inteligencia artificial, movilidad, producción, tecnologías de la información y comunicación, electrónica confiable y ecológica, así como en computación neuromórfica y cuántica.

La línea piloto APECS se centra en la transferencia industrial escalable de innovaciones recientemente desarrolladas en el campo de la heterointegración*, especialmente en el uso de nuevas tecnologías de chiplets**, y así construye un puente hacia la investigación orientada a la aplicación. APECS va más allá de los métodos tradicionales de »Sistema en Paquete« (SiP) y tiene como objetivo ofrecer sistemas heterogéneos robustos y confiables, que aumenten significativamente la capacidad de innovación de la industria europea de semiconductores.

Las inversiones en proyectos estratégicos como APECS en el marco de la Ley de Chips de la UE son fundamentales para posicionar a Europa como un socio imprescindible en la industria tecnológica global. Alemania desempeña un papel clave en este esfuerzo, tanto como centro de investigación líder como fuerza económica impulsora. Gracias al apoyo sustancial del Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) y de los estados federados Sajonia, Berlín, Baviera, Schleswig-Holstein, Baden-Wurtemberg, Renania del Norte-Westfalia, Brandenburgo y Sajonia-Anhalt, en los próximos años será posible ampliar aún más la infraestructura de I+D en el marco de la línea piloto APECS. Este es un paso importante para garantizar la estabilidad económica a largo plazo de Alemania y Europa.

«Fraunhofer juega un papel central en la implementación de grandes proyectos como APECS, que fortalecen la capacidad de innovación y la resiliencia tecnológica de Alemania», enfatiza el Prof. Holger Hanselka, presidente de la Sociedad Fraunhofer. «A través de nuestra investigación práctica y la estrecha colaboración con la industria, la ciencia y socios políticos, sentamos las bases para no solo desarrollar las tecnologías más recientes, sino también para llevarlas a la aplicación industrial. La línea piloto APECS ejemplifica el puente entre la investigación y la economía y subraya cómo una cooperación estrecha con ministerios y otros socios puede asegurar de manera sostenible la posición de Europa en el mercado mundial de microelectrónica.»

Innovaciones justo donde la industria europea las necesita con mayor urgencia

La línea piloto APECS tiene como objetivo activar nuevas funcionalidades mediante la llamada »Co-Optimización de Tecnología de Sistemas« (STCO) y unificar tecnologías de integración. Esto permitirá a las empresas desarrollar productos avanzados en pequeñas cantidades a costos competitivos. Al ofrecer una variedad de tecnologías en un único punto de servicio, APECS será en el futuro el principal centro de Europa para empaquetado avanzado e integración heterogénea, desempeñando así un papel clave en la microelectrónica europea.

Como motor de la colaboración entre centros de investigación europeos, la industria y la investigación universitaria, la línea piloto APECS fomenta un ecosistema de innovación dinámico. Como plataforma integral, integra capacidades de diseño de extremo a extremo y producción piloto, permitiendo el desarrollo de innovaciones desde la investigación de vanguardia hasta procesos de fabricación escalables y factibles.

APECS jugará un papel decisivo en la transición de Europa hacia una economía climáticamente neutra y orientada a la economía circular, promoviendo el diseño ecológico y las iniciativas de fabricación sostenibles.

Innovación a través de una fuerte colaboración en múltiples niveles

La línea piloto APECS se basa en las estructuras creadas en la Fábrica de Investigación de Microelectrónica Alemania (FMD). En Alemania, participan en APECS un total de doce institutos de la red Fraunhofer de microelectrónica, así como los dos institutos Leibniz FBH e IHP. Los trabajos están dirigidos por la oficina central en Berlín.

El Prof. Albert Heuberger, portavoz de la red Fraunhofer de microelectrónica y presidente del comité directivo de la FMD, destaca: «El éxito de la Ley de Chips de la UE se basa en asociaciones fuertes y en un conocimiento diverso. Eso es precisamente lo que aporta la FMD, conectando las fortalezas de centros de investigación descentralizados. Sobre esta base, también se apoya APECS, que puede convertirse en una línea piloto accesible a largo plazo para todos los grupos de interés europeos a lo largo de toda la cadena de valor. Junto con las otras líneas piloto en el marco de la Ley de Chips de la UE, APECS es un componente clave para la heterointegración y el empaquetado avanzado en una línea piloto paneuropea de microelectrónica.»

En un consorcio europeo fuerte, APECS combina las competencias tecnológicas, infraestructuras y conocimientos de un total de diez socios de ocho países europeos: Alemania (Sociedad Fraunhofer como coordinador, FBH, IHP), Austria (TU Graz), Finlandia (VTT), Bélgica (imec), Francia (CEA-Leti), Grecia (FORTH), España (IMB-CNM, CSIC) y Portugal (INL). La línea piloto APECS está coordinada por la Sociedad Fraunhofer y es implementada por la Fábrica de Investigación de Microelectrónica Alemania (FMD).

*Sobre la heterointegración

La investigación y desarrollo de semiconductores es el corazón de las actuales revoluciones tecnológicas (R) que van desde la inteligencia artificial y la computación de alto rendimiento hasta sistemas de defensa modernos, robótica, electrónica de potencia, comunicación inalámbrica, e-salud, tecnologías cuánticas y más. Estos futuros sistemas electrónicos requerirán cada vez más funciones que no pueden ser proporcionadas por un solo chip, incluso utilizando conceptos avanzados de »Sistema en Chip« (SoC). La heterointegración irá más allá de los enfoques actuales de »Sistema en Paquete« (SiP) y será fundamental para los sistemas y dispositivos electrónicos de próxima generación, basados en futuros nodos CMOS, SiGe, SiC, III/Vs como GaAs o GaN, y en todos los diferentes tipos de sistemas microelectromecánicos (MEMS).

**Sobre los chiplets

La idea detrás de los chiplets es utilizar diferentes tipos de Propiedad Intelectual (IP) que puedan ser utilizados para funciones específicas. Los núcleos IP se entienden como bloques funcionales predefinidos y reutilizables de un diseño de chip en la industria de semiconductores. Generalmente, estos se licencian como propiedad intelectual del desarrollador a otros diseñadores de circuitos integrados (IC) para integrarlos en diseños de IC más grandes. Los diferentes bloques ya están probados y pueden ensamblarse como en un rompecabezas, permitiendo usar estructuras de IC existentes y rediseñar solo partes. Por lo tanto, un chiplet no es un chip completo funcional, sino una parte de un chip que puede combinarse con otros elementos funcionales. Los conceptos y las primeras implementaciones de chiplets prometen no solo mayor densidad de integración, sino también consideraciones medioambientales relacionadas con la eficiencia de recursos, materias primas críticas, modularidad y reutilización de bloques de diseño.