Microelettronica potente? Integrazione di sistema tramite packaging a livello di wafer 3D

Microelettronica potente? Integrazione di sistema tramite packaging a livello di wafer 3D

Sempre più piccoli, sempre più potenti e soprattutto sempre più funzionali, questo devono offrire i sistemi microelettronici in futuro ? contemporaneamente devono essere efficienti dal punto di vista energetico e a basso costo da produrre. Un metodo per raggiungere questo obiettivo è l'integrazione di sistemi 3D. A Dresda viene oggi inaugurato il centro »All Silicon System Integration Dresden ASSID« dell'Istituto Fraunhofer per l'affidabilità e la microintegrazione IZM. Qui i ricercatori vogliono sviluppare tecnologie per un'integrazione di sistemi 3D di dispositivi a semiconduttore e renderle pronte all'uso.

»Il centro All Silicon System Integration Dresden ASSID dell'IZM è uno dei pochi centri al mondo attivi nel campo dell'alta tecnologia dell'integrazione di sistemi 3D a livello di wafer«, afferma il direttore Fraunhofer Prof. Dr. Alfred Gossner all'inaugurazione. »Siamo lieti che il Ministero federale dell'istruzione e della ricerca, lo Stato libero della Sassonia e l'Unione Europea sostengano questa tecnologia innovativa e promuovano progetti concreti qui.«

Le tecnologie sviluppate presso il Fraunhofer IZM - ASSID vengono impiegate per realizzare sistemi che combinano più componenti elettronici in una forma miniaturizzata e vengono prodotti mediante le tecniche consolidate di fabbricazione di semiconduttori. Il termine tecnico è: »Wafer Level System in Packages – WL-SiP«. Questi piccoli sistemi estremamente complessi trovano applicazione come moduli elettronici in aree dove è richiesta una rapida elaborazione del segnale, come ad esempio nell'elaborazione e analisi di immagini in dispositivi medici o nel settore della sicurezza. Altri campi di applicazione sono i controlli nel settore delle macchine e impianti, nell'automazione e nei sistemi robotici, così come nelle energie alternative. Nell'industria automobilistica, sistemi di questo tipo sono necessari per un controllo energeticamente efficiente dei veicoli elettrici o nei sistemi di assistenza alla guida. Sono immaginabili ovunque siano necessari più componenti elettronici come processori, ASIC, memorie o sensori, integrati in un sistema elettronico compatto, potente e di piccole dimensioni. Grazie al loro approccio modulare, è possibile, con l'integrazione di sistemi 3D, rispondere più rapidamente e meglio alle esigenze specifiche di applicazione e alle richieste dei clienti. I prodotti possono essere realizzati più velocemente e immessi sul mercato a costi inferiori.

Le sfide tecniche relative alla densità di integrazione e cablaggio sono enormi. Qui entra in gioco l'esperienza pluriennale dell'IZM. Nel campo del packaging a livello di wafer e dell'integrazione di sistemi 3D, i ricercatori hanno conquistato una posizione di rilievo anche a livello internazionale. Questa competenza verrà trasferita e ampliata con IZM - ASSID sulla tecnologia di packaging a livello di wafer da 300 mm. Gli ingegneri vogliono aumentare le prestazioni dei sistemi microelettronici, disponendo i dispositivi non solo su un piano, ma impilandoli in più strati e collegandoli elettricamente. La connessione avviene tramite »Through Silicon Vias«, cioè fori metallizzati nel silicio che attraversano il wafer di silicio.

Per implementare tali sistemi 3D in una produzione industriale, i ricercatori devono sviluppare numerosi processi tecnologici, procedure innovative e soluzioni con nuovi materiali. »Il nostro obiettivo è offrire soluzioni su misura per i clienti più diversi, dall'industria alla ricerca«, spiega il Dr. Klaus-Dieter Lang dell'IZM.

Beni industriali importanti come GLOBALFOUNDRIES con sede a Dresda, così come le aziende Infineon Technologies e NXP Semiconductors Germany, hanno già manifestato interesse per questa tecnologia. L'istituto Fraunhofer IZM - ASSID sarà integrato stabilmente nella rete di ricerca e industria istituzionale, con le aziende di Silicon Saxony e gli istituti Fraunhofer della Sassonia. Inoltre, l'IZM - ASSID si affermerà anche a livello internazionale come uno dei centri più importanti per l'integrazione di sistemi 3D nella microelettronica.

Immagine: L'integrazione di sistemi 3D su wafer da 300 mm dovrebbe contribuire a rendere la microelettronica più piccola, più potente e più efficiente dal punto di vista energetico. (© Fraunhofer IZM)