Fraunhofer IAF étend ses capacités technologiques pour les innovations en matière de chiplets dans le cadre de la ligne pilote APECS

Secrétaire d'État Dr. Patrick Rapp (à droite), Ministère de l'Économie, du Travail et du Tourisme, remet à la direction de l'institut Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert (à gauche) et le Prof. Dr. Rüdiger Quay (au centre), le chèque symbolique pour le montant de la subvention de 4,35 millions d'euros. © Fraunhofer IAF / Le secrétaire d'État Dr. Patrick Rapp, Ministère de l'Économie, du Travail et du Tourisme, remet le chèque symbolique pour le montant de 4,35 millions d'euros à la direction de l'institut Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert et Prof. Dr. Rüdiger Quay. © Fraunhofer IAF

Après la remise du chèque, le secrétaire d'État Dr. Patrick Rapp discute sur place de la ligne pilote APECS et des activités prévues du Fraunhofer IAF. © Fraunhofer IAF

Dans le cadre de la ligne pilote APECS, le domaine de la technologie de gravure à sec dans la salle blanche du Fraunhofer IAF pour les wafers de 6′′ est en cours d'expansion. © Fraunhofer IAF / Dans le cadre de la ligne pilote APECS, la zone de la technologie de gravure à sec dans la salle blanche du Fraunhofer IAF pour les wafers de 6′′ est en cours d'expansion. © Fraunhofer IAF

Post-CMOS puces capteurs de pression avec emballage au niveau du wafer avant la découpe. © Fraunhofer ISIT / Post-CMOS pressure sensor chiplets with wafer level packaging before dicing. © Fraunhofer ISIT

Le Fraunhofer IAF étend ses capacités technologiques dans le domaine des semi-conducteurs à connexion III-V et contribue ainsi de manière précieuse à la mise en place de la ligne pilote APECS dans le cadre du EU Chips Act. Le ministère de l’Économie, du Travail et du Tourisme du Bade-Wurtemberg participe au financement avec 4,35 millions d’euros. Le 16 décembre 2024, le secrétaire d’État à l’Économie, Dr. Patrick Rapp, a symboliquement remis un chèque à la direction de l’institut pour le montant du financement. APECS permet de poursuivre le développement de l’infrastructure de recherche et développement à l’échelle européenne au cours des 4,5 prochaines années. Le financement total considérable s’élève à 730 millions d’euros, fournis par le Chips Joint Undertaking, le ministère fédéral de l’Éducation et de la Recherche (BMBF) et d’autres sources de financement.

Dans le cadre de la ligne pilote « Packaging avancé et intégration hétérogène pour composants et systèmes électroniques » (APECS), l’Institut Fraunhofer pour la physique des solides appliquée IAF poursuit le développement de son infrastructure de recherche sur les semi-conducteurs dans les années à venir. Il bénéficie du soutien du Land de Bade-Wurtemberg par une subvention nationale de 4,35 millions d’euros. Le 16 décembre 2024, le secrétaire d’État à l’Économie, Dr. Patrick Rapp, du ministère de l’Économie, du Travail et du Tourisme du Bade-Wurtemberg, a visité le Fraunhofer IAF et a symboliquement remis un chèque pour le montant du financement. Ensuite, le secrétaire d’État à l’Économie s’est informé sur place des mesures prévues et de la ligne pilote APECS, qui sera coordonnée par la société Fraunhofer et mise en œuvre par la Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) au cours des 4,5 prochaines années.

« La ligne pilote APECS revêt une importance stratégique pour le Bade-Wurtemberg, car il s’agit de participer aux développements très innovants dans le domaine des technologies des semi-conducteurs et de soutenir une transition rapide vers nos entreprises. C’est ainsi que nous pouvons continuer à démontrer notre rôle de région leader en innovation en Europe », déclare Dr. Patrick Rapp, secrétaire d’État au ministère de l’Économie, du Travail et du Tourisme, lors de la remise du chèque symbolique.

Renforcer la compétitivité européenne dans le développement et la production de semi-conducteurs

« En tant qu’institut de recherche, nous pouvons contribuer à relever les immenses défis auxquels l’Europe doit faire face actuellement. Nos innovations peuvent donner un coup de pouce précieux à l’économie européenne et contribuer à une plus grande compétitivité et résilience en période de crise. APECS nous permet de développer de manière ciblée la technologie, dont les avantages seront accessibles aux petites et moyennes entreprises dans toute l’UE, tout en renforçant durablement la localisation du Bade-Wurtemberg. Nous remercions chaleureusement le ministère de l’Économie du Bade-Wurtemberg pour son soutien généreux », explique Dr. Patricie Merkert, qui co-dirige la direction de l’institut avec le Prof. Dr. Rüdiger Quay.

Le Prof. Dr. Quay souligne : « Grâce à APECS, nous pouvons faire plusieurs avancées importantes vers l’avenir en améliorant considérablement notre infrastructure de recherche et en explorant des thèmes clés pour l’avenir. Le développement de nos capacités en intégration hétérogène ouvre la voie à de nombreuses innovations. La montée en puissance des technologies fondamentales de notre institut rapproche nos processus des standards industriels. Cela profite à la fois à notre travail de développement et à l’économie — tant dans la région qu’en Europe. »

APECS : Technologies intégrées hétérogènes pour l’économie européenne

La ligne pilote APECS constitue une étape importante du EU Chips Act pour promouvoir l’innovation dans le domaine des chiplets et augmenter les capacités de recherche et de fabrication de semi-conducteurs en Europe. Les instituts partenaires de la FMD travaillent en étroite collaboration avec d’autres partenaires européens pour la mise en place de la ligne pilote, contribuant ainsi de manière significative à renforcer la résilience technologique de l’Europe et à accroître la compétitivité mondiale de l’industrie des semi-conducteurs.

Elle offrira à la fois aux grandes entreprises industrielles, aux PME et aux start-ups un accès facilité aux technologies de pointe, garantissant des chaînes de valeur des semi-conducteurs sûres et résilientes. APECS est cofinancé par le Chips Joint Undertaking et par des financements nationaux de la Belgique, de l’Allemagne, de la Finlande, de la France, de la Grèce, de l’Autriche, du Portugal et de l’Espagne dans le cadre de l’initiative « Chips for Europe ». Le financement total pour la ligne pilote APECS s’élève à 730 millions d’euros sur 4,5 ans.

La ligne pilote APECS se concentre sur le transfert industriel scalable des innovations récemment développées dans le domaine de l’intégration hétérogène, notamment avec l’utilisation de nouvelles technologies de chiplets, et établit ainsi un pont vers la recherche appliquée. APECS dépasse les méthodes traditionnelles de système en package (SiP) et vise à fournir des systèmes hétérogènes robustes et fiables, ce qui augmentera considérablement la capacité d’innovation de l’industrie européenne des semi-conducteurs.

Chiplets pour applications haute fréquence et fabrication sur des wafers de 6 pouces

En tant qu’institut partenaire de la FMD, le Fraunhofer IAF développe dans le cadre d’APECS des chiplets innovants basés sur les systèmes hybrides de matériaux semi-conducteurs, notamment l’Indium-Gallium-Arsenide sur Silicium (InGaAs sur Si) et le nitrure de gallium sur carbure de silicium (GaN sur SiC), ainsi que des interposers Microbump. Ces technologies, en raison de leurs performances exceptionnelles en termes de bruit, de puissance de sortie et d’efficacité, sont particulièrement adaptées aux applications haute fréquence et promettent des innovations en métrologie, communication, radar et capteurs.

« Les chiplets offrent des avantages significatifs dans le développement et la fabrication de composants électroniques et optiques à haute performance, car ils permettent de réaliser des systèmes multifonctionnels compacts et très efficaces. La combinaison de différentes fonctions, telles que la logique de commande et l’amplification, sur un même support améliore à la fois la performance et l’efficacité énergétique d’un système. Nous sommes très heureux de pouvoir faire progresser nos technologies dans le cadre d’APECS », explique Dr. Patrick Waltereit, responsable du département Technologie au Fraunhofer IAF.

Pour garantir un transfert simple vers l’industrie, le développement et la fabrication des chiplets et des interposers se dérouleront au Fraunhofer IAF sur des wafers de 6 pouces. De nouvelles installations seront acquises et mises en service dans le laboratoire de l’institut pour les domaines de l’épitaxie, de la technologie des procédés et de la métrologie. De plus, les processus existants pour la fabrication des chiplets et des interposers seront adaptés.

Chiplets : l’intégration de technologies individuelles augmente la fonctionnalité et réduit les coûts

L’augmentation des exigences en matière de performance et de coûts pour les composants électroniques conduit à ce que les semi-conducteurs conventionnels atteignent de plus en plus leurs limites technologiques. La fabrication de circuits intégrés complexes, nécessaires pour des fonctionnalités étendues, engendre des coûts élevés, car un défaut unique peut fortement impacter le rendement d’un wafer entier. De plus, les incompatibilités chimiques et mécaniques entre différents matériaux et structures de couches limitent la réalisation de technologies variées sur un même wafer.

Une solution innovante pour augmenter efficacement la fonctionnalité du système consiste à relier électriquement ou optiquement de petites composants (appelés chiplets) sur un substrat commun (interposer). Grâce à cette approche, chaque technologie peut suivre son processus d’épitaxie et de fabrication optimal, puis être intégrée avec peu de pertes pour former un système hautement fonctionnel, flexible et efficace à l’échelle de la puce. Cette modularité augmente également la scalabilité, simplifie la conception des puces et réduit le délai de mise sur le marché des innovations.

Financement

APECS est cofinancé par le Chips Joint Undertaking et par les organismes de financement nationaux de la Belgique, de l’Allemagne, de la Finlande, de la France, de la Grèce, de l’Autriche, du Portugal et de l’Espagne dans le cadre de l’initiative Chips for Europe.