Recherche pour l'avenir, transfert de connaissances pour le présent

Process de lithographie dans la salle blanche de 300 mm du Fraunhofer IPMS - Center Nanoelectronic Technologies (CNT). © Fraunhofer IPMS / Lithographie dans la salle blanche de 300 mm au Fraunhofer IPMS - Center Nanoelectronic Technologies (CNT). © Fraunhofer IPMS

Le travail dans la salle blanche de 200 mm au Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Recherche & Développement dans la salle blanche de 200 mm. © Fraunhofer IPMS

720p Microécran OLED © Fraunhofer IPMS / Microécran OLED 720p. © Fraunhofer IPMS

Les progrès dans l'industrie et la technologie exigent sans cesse de nouvelles solutions dans la fabrication de microprocesseurs, tant d'un point de vue technique, économique que écologique. Avec une recherche innovante et un parc d'équipements à la pointe de la technologie, l'institut Fraunhofer pour les microsystèmes photonique IPMS s'est imposé comme un partenaire solide de l'industrie. L'offre de services couvre toutes les étapes « du laboratoire à la fabrication » – de la consultation au développement de processus jusqu'à la production pilote.

Alors que les systèmes et composants doivent répondre à des exigences de performance de plus en plus élevées, il est également essentiel qu'ils soient compatibles avec d'autres processus industriels et conformes aux standards technologiques actuels. Une intégration rapide et efficace, une diversité maximale d'applications possibles et une rentabilité optimale sont les leviers centraux. Le Fraunhofer IPMS travaille sur des solutions innovantes dans le domaine des technologies de stockage, de la détection et de l'action, ainsi que sur des systèmes MEMS, permettant grâce à son offre complète et à la collaboration intensive avec des fabricants de puces, des constructeurs d'équipements et des fournisseurs, un transfert rapide des résultats et des technologies.

Nouvelles architectures de calcul et stockage innovant pour la prochaine génération d'ordinateurs

Chaque jour, nous générons une quantité croissante de données. Pour gérer cette masse, de nouvelles technologies sont nécessaires pour permettre un stockage et un traitement rapides de ces informations. Dans cette optique, le Fraunhofer IPMS mène des recherches sur la prochaine génération d'ordinateurs. En collaboration avec des partenaires internationaux, tels que « QSolid », « Qu-Pilot » ou « QUASAR », l'institut travaille à la fabrication de qubits et à la construction d'ordinateurs quantiques. La recherche se concentre sur la scalabilité industrielle de l'électronique, sur des matériaux, processus et technologies de commande optimisés, en tenant compte de leur compatibilité CMOS.

Pour le traitement moderne des données, les solutions de stockage non volatile (NVM) prennent une importance croissante, car elles sont plus performantes, moins coûteuses et plus économes en énergie. Le Fraunhofer IPMS peut s'appuyer sur plus de dix ans d'expérience dans le développement de technologies MRAM, RRAM et ferroélectriques. Parmi celles-ci, les mémoires ferroélectriques à base d'oxyde de hafnium, qui peuvent s'intégrer parfaitement dans des technologies CMOS avancées, offrant de meilleures performances à un coût réduit. La technologie dite « In-Memory Computing » constitue également une solution particulièrement économe en énergie tout en étant très performante. Elle permet de traiter les données directement à leur source, c’est-à-dire dans les matrices de mémoire.

Les services de recherche du Fraunhofer IPMS dans ce domaine incluent le développement de conceptions systémiques, de circuits intégrés et de stratégies d'intégration, ainsi que la recherche sur les matériaux et la caractérisation jusqu'à la capacité de plusieurs mégabytes. L'intégration de matériaux dans des lignes de production directes via des boucles de wafers permet un transfert immédiat vers les nœuds technologiques existants.

MEMS, MOEMS et microaffichages orientés application sur des wafers de silicium de 200 mm

Dans deux salles blanches ultramodernes de 200 mm, le Fraunhofer IPMS développe des technologies MEMS, MOEMS et de microaffichage tout au long de la chaîne de valeur : des processus individuels aux modules technologiques, jusqu'à la fabrication pilote ou le soutien au transfert technologique et à la licence. L'institut couvre ainsi les niveaux de maturité technologique de 3 à 7. Les start-ups, PME et entreprises sans propre fonderie profitent de l'offre de service complète avec des coûts d'investissement réduits. Pour faciliter l'entrée, notamment pour les PME, l'institut propose également des kits d’évaluation pour toutes ses innovations, c’est-à-dire des configurations prêtes à l’emploi permettant aux clients de tester directement les technologies du Fraunhofer IPMS dans leur propre application.

Dans ces salles blanches de 200 mm, l'institut développe également des composants innovants tels que capteurs, actionneurs ou microaffichages. Ces derniers ont récemment atteint une transparence de 45 %. En raison de leur très haute résolution et de leur niveau technologique, ils sont particulièrement demandés pour des applications de réalité virtuelle, augmentée ou mixte dans la production industrielle ou la médecine.

Intégration étroite avec l'industrie des semi-conducteurs

Pour accélérer la transition du laboratoire à l'application pratique, le Fraunhofer IPMS dispose d’un réseau solide et d’une collaboration étroite avec l’industrie. Cela favorise également la compétitivité technologique de l’Allemagne. Récemment, l’institut a célébré, en partenariat avec BASF, 10 ans de collaboration dans le domaine des nouveaux matériaux. GlobalFoundries est également un partenaire de longue date dans le développement de processus, tout comme Bosch, avec lequel le Fraunhofer IPMS entretient une longue collaboration dans le domaine des technologies MEMS, notamment dans le développement de microspeakers. Avec Applied Materials, l’institut exploite un centre de métrologie. Au sein du centre de nanotechnologies (CNT), la fab de dépistage permet d’évaluer, dans des conditions industrielles, matériaux, processus et machines selon la norme ISO 9001 et à l’échelle de l’intégration ultra-grande (ULSI).

De plus, des services sont disponibles pour les clients, fabricants de puces et d’équipements, fournisseurs et autres partenaires R&D, sur des wafers de 200 et 300 mm. L’offre couvre la déposition atomique, le polissage chimico-mécanique, la métallisation des wafers, le nettoyage, ainsi que la métrologie et la nanopatterning.

La durabilité gagne en importance

La microélectronique durable devient de plus en plus centrale dans les développements modernes pour répondre aux défis écologiques du secteur. L’utilisation de matériaux économes en ressources et de processus de fabrication écoénergétiques permet de réduire l’empreinte carbone. Le Fraunhofer IPMS s’engage dans plusieurs projets, notamment le centre de compétences « Green ICT @ FMD » de la Fabrik de recherche en microélectronique Allemagne. L’objectif est de trouver et d’évaluer des matériaux ou processus alternatifs et plus respectueux de l’environnement, tout en réduisant significativement la consommation d’énergie et de matériaux lors de la fabrication. La vision est celle d’une microélectronique durable, répondant aux exigences de durabilité tout en renforçant la compétitivité technologique.