Ricerca per il futuro, trasferimento delle applicazioni per il presente

Processo di litografia nella camera bianca da 300 mm del Fraunhofer IPMS - Center Nanoelectronic Technologies (CNT). © Fraunhofer IPMS / Litografia nella camera bianca da 300 mm al Fraunhofer IPMS - Center Nanoelectronic Technologies (CNT). © Fraunhofer IPMS

Il lavoro nel clean room da 200 mm presso Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Ricerca & Sviluppo nel clean room da 200 mm. © Fraunhofer IPMS

720p OLED-Mikrodisplay © Fraunhofer IPMS / 720p OLED microdisplay. © Fraunhofer IPMS

I progressi nell'industria e nella tecnologia richiedono continuamente nuove soluzioni nella produzione di microchip, sia da un punto di vista tecnico, economico che ecologico. Con ricerche all'avanguardia e un parco impianti altamente moderno, l'Istituto Fraunhofer per i Sistemi Micro Ottici IPMS si è affermato come un partner affidabile dell'industria. L'offerta di servizi comprende tutte le fasi »dal laboratorio alla fabbrica« – dalla consulenza allo sviluppo dei processi fino alla produzione pilota.

Mentre sistemi e componenti devono soddisfare requisiti di prestazioni sempre più elevati, è allo stesso tempo essenziale che siano compatibili con altri processi industriali e conformi agli standard tecnologici attuali. Una buona e rapida integrazione, molteplici possibilità di applicazione e l'efficienza dei costi sono le variabili chiave. Il Fraunhofer IPMS lavora a soluzioni innovative nel campo delle tecnologie di memoria, sensori e attuatori, nonché su sistemi MEMS, e grazie alla sua vasta gamma di servizi e alla stretta collaborazione con produttori di chip, costruttori di impianti e fornitori, garantisce un rapido trasferimento di risultati e tecnologie.

Nuove architetture di calcolo e memorie innovative per la prossima generazione di computer

Ogni giorno generiamo una quantità crescente di dati. Per gestirli sono necessarie nuove tecnologie che consentano una memorizzazione e una elaborazione rapide di queste informazioni. In questo contesto, l'Istituto Fraunhofer IPMS ricerca la prossima generazione di computer. In progetti con partner internazionali, come »QSolid«, »Qu-Pilot« o »QUASAR«, l'istituto lavora sulla produzione di qubit e sulla costruzione di computer quantistici. Al centro della ricerca ci sono la scalabilità industriale dell'elettronica, materiali ottimizzati, processi e tecnologie di controllo in relazione alla loro compatibilità CMOS.

Per l'elaborazione moderna dei dati, le soluzioni di memoria non volatile (NVM) stanno acquisendo sempre più importanza, poiché sono più potenti, più economiche ed efficienti dal punto di vista energetico. Il Fraunhofer IPMS può vantare oltre dieci anni di esperienza nello sviluppo di tecnologie MRAM, RRAM e ferroelettriche. Particolarmente degne di nota sono le memorie ferroelettriche a base di ossido di hafnio, che si integrano senza soluzione di continuità nelle tecnologie CMOS avanzate, offrendo prestazioni significativamente migliori e costi inferiori. Anche il cosiddetto »In-Memory Computing« rappresenta una tecnologia particolarmente efficiente dal punto di vista energetico e ad alte prestazioni, in cui i dati vengono elaborati direttamente nel luogo di origine, cioè negli array di memoria.

Le attività di ricerca del Fraunhofer IPMS in questo settore comprendono lo sviluppo di design di sistemi, schemi di circuiti e concetti di integrazione, ma anche la ricerca sui materiali e la caratterizzazione fino a qualche megabyte di capacità. Con l'implementazione di materiali direttamente nelle linee di produzione tramite wafer-loop, si garantisce un trasferimento immediato ai nodi tecnologici esistenti.

MEMS, MOEMS e microdisplay orientati all'applicazione su wafer di silicio da 200 mm

In due ambienti di produzione ultra-moderni da 200 mm, l'Istituto Fraunhofer IPMS sviluppa tecnologie MEMS, MOEMS e microdisplay lungo tutta la catena del valore: dai singoli processi ai moduli tecnologici fino alla produzione pilota o al supporto del trasferimento tecnologico e alla licenza. In questo modo, l'istituto copre i livelli di maturità tecnologica da 3 a 7. Start-up, PMI e aziende senza propria fabbrica beneficiano dell'offerta di servizi completi con costi di investimento ridotti. Per facilitare l'accesso anche alle aziende di medie dimensioni, l'istituto offre anche kit di valutazione per tutte le sue innovazioni, cioè set pronti all'uso che permettono ai clienti di testare direttamente le tecnologie del Fraunhofer IPMS nelle proprie applicazioni.

Nei laboratori da 200 mm, l'istituto sviluppa inoltre componenti innovativi come sensori, attuatori o microdisplay. Quest'ultimi hanno recentemente raggiunto per la prima volta una trasparenza del 45%. I microdisplay, grazie alla loro altissima risoluzione e al livello tecnologico, sono ideali per applicazioni di realtà virtuale, aumentata e mista, sia in produzione industriale che in campo medico.

Integrazione stretta con l'industria dei semiconduttori

Per accelerare la transizione dal laboratorio all'applicazione pratica, l'Istituto Fraunhofer IPMS offre una rete solida e una stretta collaborazione con l'industria. Allo stesso tempo, si promuove la competitività tecnologica della Germania. Recentemente, l'istituto ha festeggiato con BASF 10 anni di collaborazione nel campo dei nuovi materiali. Anche GlobalFoundries è da anni un partner stretto nello sviluppo di processi, e con Bosch il Fraunhofer IPMS mantiene una lunga collaborazione nello sviluppo di tecnologie MEMS, ad esempio nello sviluppo di microaltoparlanti. Con Applied Materials gestisce un centro di metrologia. Nel Screening Fab presso il Center Nanoelectronic Technologies (CNT), materiali, processi e macchinari possono essere valutati in condizioni industriali, secondo gli standard ISO 9001 e a livello di integrazione ultra-grande (ULSI).

Inoltre, sono disponibili servizi su wafer da 200 e 300 mm per clienti, produttori di chip e di apparecchiature, fornitori e altri partner di ricerca e sviluppo. L'offerta spazia dalla deposizione di strati atomici, lucidatura chimico-meccanica, metallizzazione dei wafer e pulizia dei wafer, fino alla metrologia e alla nanopatterning.

La sostenibilità sta assumendo un'importanza crescente

La microelettronica sostenibile sta diventando sempre più al centro delle moderne innovazioni, per affrontare le sfide ecologiche del settore. Attraverso l'uso di materiali a risparmio di risorse e processi di produzione energeticamente efficienti, si può minimizzare l'impronta di CO₂. Il Fraunhofer IPMS si impegna in questo ambito attraverso una serie di progetti – tra cui, ad esempio, il »Green ICT @ FMD«, il centro di competenza della Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland. L'obiettivo principale è trovare e valutare materiali e processi alternativi e più ecologici, riducendo significativamente il consumo di energia e materiali durante la produzione. L'obiettivo è una microelettronica sostenibile, che soddisfi i requisiti di sostenibilità e rafforzi allo stesso tempo la competitività tecnologica.