Technologie des semi-conducteurs pour tous

Salle blanche de 300 mm du Fraunhofer IPMS au CNT. © Fraunhofer IPMS / Salle blanche de 300 mm du Fraunhofer IPMS au CNT. © Fraunhofer IPMS

Le Fraunhofer IPMS développe des technologies de 200 mm. © Fraunhofer IPMS / Fraunhofer IPMS développe des technologies de 200 mm. © Fraunhofer IPMS

MIROIR SCANNER MEMS du Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Miroirs de scanner MEMS du Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Une électronique innovante nécessite des technologies et des procédés de fabrication de pointe. Pour de nombreux PME, cela représente un investissement à peine supportable. Mais grâce à l'institut Fraunhofer pour les microsystèmes photonique IPMS, les résultats de recherche et les technologies les plus récentes sur des wafers de 200 et 300 mm sont également accessibles aux petites entreprises. L'offre va de la consultation au développement de processus jusqu'à la fabrication de séries pilotes.

Le degré d'automatisation et l'efficacité dans l'industrie ont considérablement augmenté avec l'industrie 4.0 ainsi que l'Internet des objets. De plus en plus de capteurs, actionneurs, dispositifs de contrôle et systèmes d'apprentissage automatique deviennent nécessaires. La demande pour des technologies compactes, écoénergétiques et avancées, ainsi que pour des composants miniaturisés avec des fonctions innovantes, est en hausse. Le développement de nombreuses de ces technologies implique cependant des coûts élevés et l'utilisation d'une salle blanche. Avec son portefeuille de recherche dans la salle blanche de 200 mm, l'institut Fraunhofer IPMS offre notamment aux petites entreprises un accès facilité à ces technologies de pointe et à des parcs d'installations.

Technologies MEMS et composants sur wafers de 200 mm

Les clients de l'institut Fraunhofer IPMS peuvent bénéficier d'un service complet pour le développement de systèmes microélectromécaniques (MEMS) et de systèmes micro-optoélectromécaniques (MOEMS) sur wafers de 200 mm.

Dans le domaine des capteurs et actionneurs, par exemple, des modulateurs de lumière de surface (SLM) et des capteurs ultrasonores capacitifs (CMUT) peuvent être développés et fabriqués à l'aide de la technologie de couche d'interposition dans la micromécanique de surface. De plus, l'institut propose dans la micromécanique volumique des miroirs de haute précision ainsi que le principe unique d'entraînement Nano-E-Drive, utilisé dans diverses applications. Ces actionneurs développés par le Fraunhofer IPMS sont basés sur des structures en silicium gravé en profondeur avec de grands rapports d'aspect (jusqu'à 1:40 via le procédé Bosch). Ils offrent une haute efficacité énergétique tout en occupant un petit espace.

Le développement technologique et le support des technologies MEMS, allant de processus individuels à des modules technologiques complets, ainsi que le support procédural des installations en salle blanche, sont assurés par plus de 100 ingénieurs, opérateurs et techniciens. Après le développement réussi, l'institut propose une fabrication pilote ou un soutien au transfert technologique. Ainsi, le Fraunhofer IPMS couvre les niveaux de maturité technologique (TRL) de trois à huit.

Les start-ups, PME et entreprises sans propre fonderie peuvent ainsi bénéficier de faibles coûts d'investissement.

Développement de processus et de produits pour la nanoélectronique sur wafers de 300 mm

Ce n'est pas seulement la technologie de 200 mm qui est développée par le Fraunhofer IPMS. L'institut de recherche exploite avec le Centre Nanoelectronic Technologies (CNT) la recherche appliquée sur des wafers de 300 mm pour les fabricants de microprocesseurs, les fournisseurs, les fabricants d'équipements et les partenaires R&D.

Une multitude de développements technologiques et de services sont proposés au niveau de l'intégration à très grande échelle (ULSI). Ceux-ci incluent notamment la déposition atomique, le polissage chimico-mécanique, la métallisation des wafers, le nettoyage des wafers, la métrologie ou la nanopatterning. Le focus des activités de R&D est sur le front-end, avec un accent sur l'intégration de fonctionnalités dans les couches de câblage (module BEoL). En regroupant les compétences avec le Fraunhofer IZM-ASSID, également actif sur 300 mm (spécialisé dans l'hétéro-integration et le packaging au niveau du wafer), un centre commun avec une salle blanche de 4000 m² a été récemment créé. Les axes principaux incluent par exemple le calcul neuromorphique, le calcul quantique et le bonding hybride.

Calcul neuromorphique

La vitesse, la capacité, la miniaturisation et l'efficacité énergétique deviennent de plus en plus importants pour permettre des applications dans le domaine du Big Data et de l'intelligence artificielle (IA). Une solution prometteuse est ce qu'on appelle le calcul neuromorphique. Les puces neuromorphiques sont inspirées du cerveau humain et possèdent des neurones artificiels et des synapses hautement connectés. La puissance de calcul accrue de ces puces est principalement atteinte par leur capacité à stocker et traiter simultanément des informations – comme les neurones et synapses du cerveau humain (In-Memory Computing).

Le Fraunhofer IPMS développe principalement, pour le traitement direct des données en proximité du capteur (Edge Computing), des technologies innovantes et des solutions matérielles à haute efficacité énergétique utilisant l'approche In-Memory Computing. Pour différentes générations de matériel neuromorphique, l'institut étudie des architectures de crossbar basées sur des mémoires non volatiles (par exemple, transistors à effet de champ ferroélectriques).