Kutatás a jövőért, alkalmazásátvitel a jelenért

Lithografiai folyamat a Fraunhofer IPMS 300 mm-es tisztatérben - Nanoelectronic Technologies központ (CNT). © Fraunhofer IPMS / Lithográfia a Fraunhofer IPMS 300 mm-es tisztatérben - Nanoelectronic Technologies központ (CNT). © Fraunhofer IPMS

A munka a Fraunhofer IPMS 200 mm-es tisztatérben. © Fraunhofer IPMS / Kutatás & Fejlesztés a 200 mm-es tisztatérben. © Fraunhofer IPMS

720p OLED-mikrodisplay © Fraunhofer IPMS / 720p OLED mikrodisplay. © Fraunhofer IPMS

A gyártásban és technológiában elért eredmények folyamatosan új megoldásokat követelnek a mikrochipek gyártásában, mind technikai, gazdasági, mind ökológiai szempontból. Jelentős kutatásokkal és korszerű berendezésekkel a Fraunhofer Fotónikus Mikroszystemek Intézete (IPMS) erős partnerként épült be az iparba. Szolgáltatásai minden lépést lefednek: »labortól a gyártóüzemig« – tanácsadástól a folyamatfejlesztésen át a pilotgyártásig.

Miközben a rendszerek és alkatrészek egyre magasabb teljesítményigényeknek kell megfeleljenek, ugyanakkor elengedhetetlen, hogy kompatibilisek legyenek más ipari folyamatokkal és megfeleljenek a jelenlegi technológiai szabványoknak. A jó és gyors integrálhatóság, a lehető legváltozatosabb alkalmazási lehetőségek és a költséghatékonyság a legfontosabb szempontok. A Fraunhofer IPMS innovatív megoldásokon dolgozik tárolástechnológiák, érzékelők és aktuátorok, valamint MEMS-rendszerek területén, és a széleskörű szolgáltatásai, valamint a chipgyártókkal, berendezésgyártókkal és beszállítókkal való intenzív együttműködés révén gyors eredmény- és technológia-transzfert tesz lehetővé.

Új számítási architektúrák és innovatív tárolók a következő számítógépcsalád számára

Napi szinten növekvő adatmennyiséget generálunk. Ennek kezeléséhez új technológiákra van szükség, amelyek lehetővé teszik az adatok gyors tárolását és feldolgozását. Ezen a területen a Fraunhofer IPMS a következő generációs számítógépeken dolgozik. Nemzetközi partnerekkel, például a »QSolid«, »Qu-Pilot« vagy »QUASAR« projektekben a kvantumbitek (qubits) gyártásán és kvantumszámítógépek felépítésén dolgozik az intézet. A kutatás középpontjában az iparhoz közeli skálázhatóság, az optimalizált anyagok, folyamatok és vezérlési technológiák állnak, különösen a CMOS-kompatibilitás szempontjából.

A modern adatfeldolgozásban egyre nagyobb szerepet kapnak a nemmemóriás tárolók (NVM), mivel ezek teljesítményükben, költségükben és energiafogyasztásukban is hatékonyabbak. A Fraunhofer IPMS több mint tíz év tapasztalattal rendelkezik MRAM-, RRAM- és ferroelektromos technológiák fejlesztésében. Különösen kiemelendőek a hafnium-oxid alapú ferroelektromos tárolók, amelyek zökkenőmentesen integrálhatók a fejlett CMOS-technológiákba, és jelentősen jobb teljesítményt nyújtanak, valamint költséghatékonyabbak. A »Memory-Computing« technológia szintén különösen energiatakarékos és magas teljesítményű megoldás, ahol az adatokat közvetlenül a tároló tömbökben dolgozzák fel.

A Fraunhofer IPMS kutatási szolgáltatásai ezen a területen magukban foglalják a rendszertervezést, áramkörtervezést és integrációs koncepciókat, de anyagkutatást és jellemzést is, akár több megabájt kapacitásig. Az anyagok közvetlen gyártósorokra történő bevezetésével, például wafer-loopok segítségével, az eredmények gyors átültetése a meglévő technológiai csomópontokra biztosítható.

Alkalmazásorientált MEMS, MOEMS és mikrodiszplayek 200 mm-es szilíciumlapokon

Két korszerű 200 mm-es tisztatérben a Fraunhofer IPMS MEMS-, MOEMS- és mikrodiszplay-technológiákat fejleszt az értéklánc egészén: az egyedi folyamatoktól a technológiai modulokon át a pilotgyártásig, illetve a technológiai transzfer és licencelés támogatásáig. Ezzel az intézet a technológiai érettségi szintek 3-tól 7-ig terjedő skáláját lefedi. Különösen start-upok, kis- és középvállalkozások, valamint saját gyártókapacitással nem rendelkező cégek profitálnak a teljes körű szolgáltatásból, mivel így alacsonyabb beruházási költségekkel indulhatnak. Az egyszerűbb bevezetés érdekében az intézet minden fejlesztéséhez értékelő készleteket (Evaluation Kits) kínál, amelyek próbára tehetőek, így a vevők közvetlenül tesztelhetik a Fraunhofer IPMS technológiáit saját alkalmazásaikban.

A 200 mm-es tisztaterekben az intézet innovatív komponenseket is fejleszt, például érzékelőket, aktuátorokat vagy mikrodiszplayeket. Ezek közül a legutóbbiben 45%-os átlátszóságot értek el. A mikrodiszplayek rendkívül magas felbontásuk és technológiai szintjük miatt ideálisak virtuális valóság, kiterjesztett valóság és kevert valóság alkalmazásokhoz az ipari gyártásban vagy az orvostechnikában.

Szoros összefonódás a félvezetőiparral

A laboratóriumi kutatások gyorsabb gyakorlati alkalmazásba történő átültetése érdekében a Fraunhofer IPMS erős hálózatot és szoros együttműködést kínál az iparral. Ez egyben támogatja Németország technológiai versenyképességét is. Nemrég az intézet és a BASF 10 éves együttműködését ünnepelte az új anyagok területén. A GlobalFoundries szintén hosszú ideje szoros partner a folyamatfejlesztésben, és a Bosch-szal hosszú távú partnersége van a MEMS-technológiák fejlesztésében, például mikrohangszórók fejlesztésében. Az Applied Materials-szel az intézet egy metrológiai központot működtet. A Center Nanoelectronic Technologies (CNT) Screening Fab-jában ipari körülmények között értékelhetők anyagok, folyamatok és gépek ISO 9001 szabvány szerint, ultra-nagy integrációs szinten (ULSI).

Ezen túlmenően ügyfelek, chip- és berendezésgyártók, beszállítók és további kutatás-fejlesztési partnerek számára elérhetőek 200 mm-es és 300 mm-es wafereken végzett szolgáltatások. A kínálat magában foglalja az atomréteges lerakást, kémiai-mechanikus polírozást, wafer-metallizációt, wafer tisztítást, valamint metrológiát és nanopatterningot.

A fenntarthatóság egyre fontosabbá válik

A fenntartható mikroelektronika egyre inkább a modern fejlesztések középpontjába kerül, hogy kezelje az ipar ökológiai kihívásait. Az erőforrás-kímélő anyagok és energiahatékony gyártási folyamatok alkalmazásával minimalizálható a CO₂-lábnyom. A Fraunhofer IPMS számos projektben vesz részt ebben a törekvésben – például a »Green ICT @ FMD« kompetenciaközpontban, a Mikroelektronikai Kutatófabrikában Németországban. Célja, hogy alternatív és környezetbarátabb anyagokat vagy folyamatokat találjon és értékeljen, valamint jelentősen csökkentse az energia- és anyagfelhasználást a gyártás során. A cél egy fenntartható mikroelektronika, amely megfelel a fenntarthatósági elvárásoknak, miközben erősíti a technológiai versenyképességet.