Chiplet-innovációk Európának: Indul a az APECS-pilotsor az EU Chips Act keretében

Az APECS Pilotvonal keretében lehetőség nyílik a félvezető technológiák és alkalmazások kutatás-fejlesztési infrastruktúrájának további bővítésére a következő években. © loewn/Bernhard Wolf / Az APECS pilotvonal keretében lehetőség lesz a félvezető technológiák és alkalmazások kutatás-fejlesztési infrastruktúrájának további fejlesztésére a közeljövőben. © loewn/Bernhard Wolf

Post-CMOS nyomásérzékelő chipkészletek wafer-szintű csomagolással a szeparálásuk előtt. © Fraunhofer ISIT / Post-CMOS nyomásérzékelő chipkészletek wafer-szintű csomagolással a szeparálásuk előtt. © Fraunhofer ISIT

A »Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems« (röviden APECS) nevű pílótársaság az EU Chips Törvény egyik fontos építőköve, amelynek célja a chiplet-innovációk előmozdítása és a félvezető kutatási és gyártási kapacitások növelése Európában. A Mikroelektronika Németország Kutatógyárában (FMD) működő kutatóintézetek szorosan együttműködnek további európai partnerekkel az APECS-pilótársaság kiépítésében, és ezzel jelentős mértékben hozzájárulnak Európa technológiai rezilienciájának erősítéséhez, valamint a globális versenyképesség növeléséhez a félvezetőiparban. Mind a nagyvállalatok, mind a KKV-k és startupok számára a pílótársaság alacsony küszöböt biztosít a legkorszerűbb technológiákhoz való hozzáféréshez, és biztonságos, reziliens félvezetőértékláncokat fog biztosítani. Az APECS a Chips Joint Undertaking és Belgium, Németország, Finnország, Franciaország, Görögország, Ausztria, Portugália és Spanyolország nemzeti támogatásával kerül finanszírozásra az „Chips for Europe” kezdeményezés keretében. Az APECS-pilótársaság összesen 730 millió euró támogatást kap 4,5 év alatt.

Európában dinamikus ökoszisztéma alakult ki vezető vállalatokból hagyományos iparágakban, kis- és közepes vállalkozásokból (KKV-k), valamint startupokból, amelyek versenyelőnye szintén az innováció alapját képező fejlett félvezető-megoldásokban rejlik. Ezek a vállalatok azonban ma szembesülnek azzal a kihívással, hogy a fejlett technológiákhoz való hozzáférés Európában korlátozott a hiányzó erőforrások miatt. Az Európai Bizottság jelentős forrásokat fektet az EU Chips Törvény keretében a félvezető-technológiák és alkalmazások megerősítésébe az EU-ban. Ennek célja Európa technológiai rezilienciájának növelése, a beszállítói és értékláncok biztosítása, valamint kulcsfontosságú iparágakban, mint a Mesterséges Intelligencia, mobilitás, gyártás, információs és kommunikációs technológiák, megbízható és ökológiailag fenntartható elektronika, valamint neuromorfológiai és kvantumszámítás fejlesztése.

Az APECS-pilótársaság a skálázható ipari átállásban nyújt támogatást az innovációk heterogén integráció területén, különösen az új chiplet-technológiák alkalmazásában, így hidat képez az alkalmazásorientált kutatás felé. Az APECS túllép a hagyományos „System-in-Package” (SiP) módszereken, és célja, hogy robusztus és megbízható heterogén rendszereket szállítson, amelyek jelentősen növelik az európai félvezetőipar innovációs képességét.

A stratégiai projektekbe, mint az APECS az EU Chips Törvény keretében, való befektetés döntő fontosságú Európa pozícionálásában, mint elengedhetetlen partner a globális technológiai iparban. Németország ebben a törekvésben kulcsszerepet játszik – mind kutatási központként, mind gazdasági erőként. Az Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium (BMBF) és Szászország, Berlin, Bajorország, Schleswig-Holstein, Baden-Württemberg, Észak-Rajna-Vesztfália, Brandenburg és Szász-Anhalt támogatásának köszönhetően a következő években lehetőség nyílik az F&E-infrastruktúra további fejlesztésére az APECS-pilótársaság keretében. Ez egy fontos lépés Németország és Európa hosszú távú gazdasági stabilitásának biztosításában.

A Fraunhofer- társaság kiemelkedő szerepet játszik az olyan nagyprojektek megvalósításában, mint az APECS, amelyek erősítik Németország innovációs képességét és technológiai rezilienciáját – hangsúlyozza Prof. Holger Hanselka, a Fraunhofer Társaság elnöke. „Gyakorlatközpontú kutatásaink és az iparral, tudománnyal és politikai partnerekkel való szoros együttműködésünk alapot teremtenek arra, hogy a legújabb technológiákat ne csak kifejlesszük, hanem ipari alkalmazásba is helyezzük. Az APECS-pilótársaság példázza a kutatás és gazdaság közötti hidat, és hangsúlyozza, hogy a minisztériumokkal és más partnerekkel való szoros együttműködés hogyan biztosíthatja Európa pozícióját a globális mikroelektronikai piacon.”

Innováció ott, ahol az európai ipar a legnagyobb szükségét érzi

Az APECS-pilótársaság célja, hogy az úgynevezett „System Technology Co-Optimization” (STCO) révén aktiválja az új funkciókat, és egységesítse az integrációs technológiákat. Ez lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy fejlett termékeket kis példányszám esetén is versenyképes költségekkel fejlesszenek ki. Az egyablakos szolgáltatásként kínált technológiai sokféleség révén az APECS a jövőben Európa vezető központja lesz a fejlett csomagolás és heterogén integráció terén, és kulcsfontosságú szerepet tölt be az európai mikroelektronikában.

Az európai kutatóintézetek, ipar és akadémiai kutatás közötti együttműködés élénk innovációs ökoszisztémát támogat az APECS-pilótársaság. Mint átfogó platform, az APECS integrálja az end-to-end tervezést és a pilotgyártási kapacitásokat, lehetővé téve az innovációk továbbfejlesztését a csúcstechnológiás kutatástól a megvalósítható, skálázható gyártási eljárásokig.

Az APECS kulcsszerepet tölt be Európa átállásában egy klímatudatos és körkörös gazdaság felé, elősegítve az ökotervet és a fenntartható gyártási kezdeményezéseket.

Innováció több szinten az erős együttműködés révén

Az APECS-pilótársaság az ott kialakított struktúrákra épül, amelyeket a Mikroelektronika Németország Kutatógyárában (FMD) hoztak létre. Németországban összesen tizenkét Fraunhofer-institut vesz részt az APECS-ben, köztük a Mikroelektronika Szövetség két Leibniz-institútja, a FBH és az IHP. A munkát a berlini központi iroda irányítja.

Prof. Albert Heuberger, a Mikroelektronika Németország Kutatógyára (FMD) szekcióvezetője és az irányító bizottság elnöke hangsúlyozza: „Az EU Chips Törvény sikere szoros partnerségeken és sokoldalú szakértelmen alapul. Ezt biztosítja a FMD, amely a decentralizált kutatóintézetek erősségeit összekapcsolva építi az együttműködést. Ezen az alapon épül az APECS is, és hosszú távon minden európai érdekelt fél számára hozzáférhető pilótársaság lehet a teljes értékláncban. Az EU Chips Törvény keretében az APECS a heterogén integráció és fejlett csomagolás egyik kulcsfontosságú eleme lesz, egy európai mikroelektronikai pilótársaságon belül.”

Egy erős európai konzorcium keretében az APECS összefogja a technológiai kompetenciákat, infrastruktúrákat és a tudást összesen tíz partner részéről nyolc európai országból: Németország (Fraunhofer-Gesellschaft koordinátor, FBH, IHP), Ausztria (Graz Műszaki Egyetem), Finnország (VTT), Belgium (imec), Franciaország (CEA-Leti), Görögország (FORTH), Spanyolország (IMB-CNM, CSIC) és Portugália (INL). Az APECS-pilótársaságot a Fraunhofer-Gesellschaft koordinálja, és a Mikroelektronika Németország Kutatógyára (FMD) valósítja meg.

*A heterogén integrációról

A félvezető-kutatás és -fejlesztés a jelenlegi technológiai (R) evolúciók központi eleme, amelyek az Mesterséges Intelligenciától és a nagy teljesítményű számítástechnikától a modern védelmi rendszerekig, robotikáig, teljesítmény-elektronikáig, vezeték nélküli kommunikációig, E-Health, kvantumtechnológiákig és még sok másig terjednek. Az ilyen jövőbeli elektronikus rendszerek egyre több olyan funkciót fognak igényelni, amelyeket egyetlen chip sem tudhatna ellátni, még akkor sem, ha fejlett System-on-Chip (SoC) koncepciókat alkalmaznak. A heterogén integráció túl fog lépni a jelenlegi System-in-Package (SiP) megközelítéseken, és kulcsfontosságú lesz a következő generációs elektronikus rendszerek és eszközök számára, amelyek a jövő CMOS-kötésein, SiGe, SiC, III/V anyagokon, például GaAs vagy GaN, valamint különféle mikroelektromechanikus rendszereken (MEMS) alapulnak.

**A chipletekről

A chiplet fogalmának lényege, hogy különböző típusú szellemi tulajdon (IP) felhasználásával különféle funkciókat lehet ellátni. Az IP-központok egy sokszor alkalmazható, előre gyártott funkcióblokkot jelentenek egy chiptervezésben a félvezetőiparban. Ezeket általában a fejlesztő szellemi tulajdonaként licencelik más IC-tervezők számára, hogy beépíthessék őket egy másik, általában nagyobb, IC-tervbe. A különböző blokkok már teszteltek, és úgy összeállíthatók, mint egy puzzle, így a meglévő IC-struktúrákat lehet felhasználni, és csak a részeket kell újratervezni. A chiplet nem teljes értékű egyedi chip, hanem egy chip része, amely más funkcionális elemekkel kombinálható. A chipletek koncepciói és első megvalósításai nemcsak magasabb integrációs sűrűséget ígérnek, hanem az elektronika környezeti tulajdonságaira is hatással lehetnek, például az erőforrás-hatékonyságra, kritikus nyersanyagokra, modularitásra és a tervezési blokkok újrahasználhatóságára.