Fraunhofer IAF amplia le capacità tecnologiche per le innovazioni nei chiplet nell'ambito della linea pilota APECS

Segretario di Stato Dr. Patrick Rapp (a destra), Ministero dell'Economia, del Lavoro e del Turismo, consegna alla direzione dell'Istituto del Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert (a sinistra) e Prof. Dr. Rüdiger Quay (al centro), l'assegno simbolico per l'importo del finanziamento di 4,35 milioni di euro. © Fraunhofer IAF / Il Segretario di Stato Dr. Patrick Rapp, Ministero dell'Economia, del Lavoro e del Turismo, consegna l'assegno simbolico per l'importo di 4,35 milioni di euro alla direzione dell'Istituto Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert e Prof. Dr. Rüdiger Quay. © Fraunhofer IAF

Dopo la consegna dell'assegno, il Sottosegretario di Stato Dr. Patrick Rapp si confronta sul posto sulla linea pilota APECS e sulle attività pianificate dell'Istituto Fraunhofer IAF. © Fraunhofer IAF / After handing over the cheque, State Secretary Dr. Patrick Rapp discusses the APECS pilot line and the planned activities of Fraunhofer IAF on site. © Fraunhofer IAF

Nell'ambito della linea pilota APECS, l'area della tecnologia di incisione a secco nel clean room del Fraunhofer IAF per wafer da 6'' viene ampliata. © Fraunhofer IAF

Chiplet di sensori di pressione post-CMOS con involucro a livello di wafer prima della separazione. © Fraunhofer ISIT / Chiplet di sensori di pressione post-CMOS con confezionamento a livello di wafer prima del taglio. © Fraunhofer ISIT

Il Fraunhofer IAF amplia le sue capacità tecnologiche nel settore dei semiconduttori a collegamento III-V e contribuisce così in modo prezioso alla creazione della linea pilota APECS nell'ambito del EU Chips Acts. Il Ministero dell'Economia, del Lavoro e del Turismo del Baden-Württemberg partecipa al finanziamento con 4,35 milioni di euro. Il 16 dicembre 2024, il Segretario di Stato per l'Economia, il Dott. Patrick Rapp, ha simbolicamente consegnato alla direzione dell'istituto un assegno per l'importo del finanziamento. APECS consente di espandere ulteriormente, nei prossimi 4,5 anni, le infrastrutture di ricerca e sviluppo in tutta Europa. Il finanziamento totale considerevole ammonta a 730 milioni di euro, forniti dall'Chips Joint Undertaking, dal Ministero federale dell'Istruzione e della Ricerca (BMBF) e da altri finanziamenti.

Nel quadro della linea pilota »Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems« (APECS), l'Istituto Fraunhofer per la fisica dello stato solido applicata IAF continuerà ad espandere le sue infrastrutture di ricerca sui semiconduttori nei prossimi anni. Riceve supporto dalla regione del Baden-Württemberg attraverso un finanziamento nazionale di 4,35 milioni di euro. Il 16 dicembre 2024, il Segretario di Stato per l'Economia, il Dott. Patrick Rapp, del Ministero dell'Economia, del Lavoro e del Turismo del Baden-Württemberg, ha visitato il Fraunhofer IAF e ha simbolicamente consegnato un assegno per l'importo del finanziamento. Successivamente, il Segretario di Stato per l'Economia si è informato sul posto riguardo alle misure pianificate e alla linea pilota APECS, che nei prossimi 4,5 anni sarà coordinata dalla Gesellschaft Fraunhofer e implementata dalla Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD).

«La linea pilota APECS rappresenta un progetto di importanza strategica per il Baden-Württemberg, poiché mira a contribuire allo sviluppo di tecnologie altamente innovative nel settore dei semiconduttori e a supportare un rapido trasferimento alle nostre imprese. Solo così possiamo dimostrare ulteriormente il ruolo di leadership come regione innovativa in Europa», afferma il Dott. Patrick Rapp, Segretario di Stato del Ministero dell'Economia, del Lavoro e del Turismo, durante la consegna del simbolico assegno di finanziamento.

Rafforzare la competitività europea nello sviluppo e nella produzione di semiconduttori

«Come istituto di ricerca, possiamo contribuire ad affrontare le enormi sfide che l'Europa deve attualmente affrontare. Le nostre innovazioni possono fornire impulsi preziosi all'economia europea e contribuire a una maggiore competitività e resilienza in tempi di crisi. APECS ci permette di sviluppare tecnologie mirate, i cui vantaggi sono disponibili alle piccole e medie imprese in tutta l'UE e rafforzano in modo sostenibile la posizione del Baden-Württemberg. Ringraziamo molto il Ministero dell'Economia del Baden-Württemberg per il generoso finanziamento», spiega la Dott.ssa Patricie Merkert, che insieme al Prof. Dr. Rüdiger Quay guida la direzione dell'istituto Fraunhofer IAF come doppia leadership.

Il Prof. Dr. Quay sottolinea: «Attraverso APECS possiamo compiere diversi passi importanti verso il futuro, migliorando significativamente le capacità della nostra infrastruttura di ricerca e affrontando temi chiave per il futuro. Lo sviluppo delle nostre competenze nell'integrazione eterogenea apre la strada a molte nuove innovazioni. La scalabilità delle tecnologie fondamentali del nostro istituto avvicina ulteriormente i nostri processi agli standard industriali. Ciò beneficia sia il nostro lavoro di sviluppo che l'economia – sia nella regione che in Europa.»

APECS: Tecnologie eterogene integrate per l'economia europea

La linea pilota APECS è un elemento chiave del EU Chips Acts, volto a promuovere innovazioni nel settore dei chiplet e ad aumentare le capacità di ricerca e produzione di semiconduttori in Europa. Gli istituti coinvolti nella FMD collaborano strettamente con altri partner europei per la creazione della linea pilota, contribuendo in modo determinante a rafforzare la resilienza tecnologica dell'Europa e, di conseguenza, a migliorare la competitività globale dell'industria dei semiconduttori.

Sia grandi aziende industriali che piccole e medie imprese (PMI) e startup avranno un accesso facilitato alle tecnologie all'avanguardia grazie alla linea pilota, garantendo catene di valore dei semiconduttori sicure e resilienti. APECS è cofinanziata dall'Chips Joint Undertaking e da finanziamenti nazionali di Belgio, Germania, Finlandia, Francia, Grecia, Austria, Portogallo e Spagna nell'ambito dell'iniziativa »Chips for Europe«. Il finanziamento complessivo per la linea pilota APECS ammonta a 730 milioni di euro in 4,5 anni.

La linea pilota APECS si concentra sul trasferimento industriale scalabile di innovazioni recentemente sviluppate nel settore dell'integrazione eterogenea, in particolare nell'uso di nuove tecnologie chiplet, e crea un ponte verso la ricerca applicata. APECS va oltre le tradizionali metodologie di System-in-Package (SiP) e mira a fornire sistemi eterogenei robusti e affidabili, che aumentano significativamente la capacità innovativa dell'industria europea dei semiconduttori.

Chiplet per applicazioni a alta frequenza e produzione su wafer da 6''

Come istituto collaboratore della FMD, il Fraunhofer IAF sviluppa nell'ambito di APECS chiplet innovativi basati sui sistemi di materiali semiconduttori ibridi Indium Gallium Arsenide su Silicio (InGaAs su Si) e Gallio Nitruro su Carburo di Silicio (GaN su SiC), oltre a Microbump-Interposer. Queste tecnologie sono particolarmente adatte per applicazioni a alta frequenza grazie ai loro valori eccezionali in parametri chiave come rumore, potenza di uscita ed efficienza, e promettono innovazioni in metrologia, comunicazione, radar e sensoristica.

«I chiplet offrono vantaggi significativi nello sviluppo e nella produzione di componenti elettronici e ottici ad alte prestazioni, poiché consentono sistemi multifunzionali compatti ed efficienti. La combinazione di funzioni diverse come logica di controllo e amplificatori su un singolo supporto migliora sia le prestazioni che l'efficienza energetica di un sistema. Siamo molto entusiasti di poter sviluppare in modo decisivo le nostre tecnologie nell'ambito di APECS», spiega il Dott. Patrick Waltereit, responsabile del dipartimento di tecnologia del Fraunhofer IAF.

Per garantire un trasferimento semplice nell'industria, lo sviluppo e la produzione dei chiplet e degli interposer avverranno presso il Fraunhofer IAF su wafer da 6''. Pertanto, nel laboratorio dell'istituto saranno acquistate e messe in funzione nuove apparecchiature per epitassia, tecnologia di processo e metrologia. Inoltre, i processi esistenti per la produzione di chiplet e interposer saranno adattati.

Chiplet: integrazione di singole tecnologie per aumentare la funzionalità e ridurre i costi

Le crescenti esigenze di prestazioni e di costi dei componenti elettronici portano al limite le tecnologie dei semiconduttori convenzionali. La produzione di circuiti integrati complessi, necessari per funzionalità avanzate, comporta costi elevati, poiché i difetti singoli influenzano fortemente la resa di un singolo wafer. Inoltre, incompatibilità chimiche e meccaniche tra diversi materiali e strutture di strato limitano la possibilità di realizzare più tecnologie su un wafer.

Una soluzione innovativa per aumentare in modo efficiente la funzionalità del sistema consiste nel collegare elettricamente o otticamente singole piccole componenti (chiamate chiplet) su un substrato comune (interposer). Con l'approccio chiplet, le singole tecnologie possono sottoporsi ai processi di epitassia e produzione ottimali per ciascuna, formando successivamente, tramite integrazione a perdita ridotta, un sistema altamente funzionale, flessibile ed efficiente di dimensioni chip. Questa modularizzazione aumenta anche la scalabilità, semplifica la progettazione dei chip e riduce i tempi di immissione sul mercato delle innovazioni.

Finanziamenti

APECS è cofinanziata dall'Chips Joint Undertaking e dagli enti di finanziamento nazionali di Belgio, Germania, Finlandia, Francia, Grecia, Austria, Portogallo e Spagna nell'ambito dell'iniziativa Chips for Europe.