Tecnologia dei semiconduttori per tutti

Stanza di pulizia da 300 mm del Fraunhofer IPMS presso CNT. © Fraunhofer IPMS / Stanza di pulizia da 300 mm del Fraunhofer IPMS presso CNT. © Fraunhofer IPMS

Il Fraunhofer IPMS sviluppa tecnologie da 200 mm. © Fraunhofer IPMS / Fraunhofer IPMS develops 200 mm technologies. © Fraunhofer IPMS

Specchio scanner MEMS del Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Specchi scanner MEMS del Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

L'innovazione elettronica richiede tecnologie e processi di produzione all'avanguardia. Per molte aziende di medie dimensioni, rappresenta un investimento quasi insostenibile. Tuttavia, grazie all'Istituto Fraunhofer per i Sistemi Micro-Optoelettronici IPMS, i più recenti risultati di ricerca e tecnologie su wafer da 200 e 300 mm sono accessibili anche alle imprese più piccole. L'offerta spazia dalla consulenza allo sviluppo dei processi fino alla produzione di serie pilota.

Il livello di automazione e l'efficienza nell'industria sono aumentati significativamente con l'Industria 4.0 e l'Internet delle cose. Sono necessari sempre più sensori, attuatori, dispositivi di controllo e sistemi di apprendimento automatico. La domanda di tecnologie compatte, ad alta efficienza energetica e avanzate, nonché di componenti miniaturizzati con funzioni innovative, è in crescita. Tuttavia, lo sviluppo di molte di queste tecnologie comporta costi elevati e l'uso di ambienti di produzione in cleanroom. Con il suo portafoglio di ricerca nel cleanroom da 200 mm, l'IPMS del Fraunhofer offre in particolare alle aziende più piccole un accesso facilitato a queste tecnologie all'avanguardia e ai parchi di impianti.

Tecnologie MEMS e componenti su wafer da 200 mm

I clienti dell'IPMS del Fraunhofer possono usufruire di un servizio completo per lo sviluppo di sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS) e micro-opto-elettro-meccanici (MOEMS) su wafer da 200 mm.

Nel settore dei sensori e degli attuatori, ad esempio, possono essere sviluppati e prodotti modulazioni di luce di superficie (SLM) e sensori ultrasuoni capacitivi (CMUT) mediante tecnologia di rivestimento di sacrificial layer all’interno della microingegneria superficiale. Inoltre, l'istituto offre in microingegneria di volume specchi di altissima precisione e il principio di azionamento Nano-E-Drive, unico nel suo genere, impiegato in molte applicazioni. Questi attuatori sviluppati dall'IPMS del Fraunhofer si basano su strutture di silicio profondamente etchate con rapporti di aspetto elevati (fino a 1:40 tramite processo Bosch). Offrono alta efficienza energetica in uno spazio di installazione ridotto.

Lo sviluppo tecnologico e la gestione delle tecnologie MEMS, dai singoli processi ai moduli tecnologici fino all’intera tecnologia, così come la supervisione dei processi negli impianti in cleanroom, sono garantiti da oltre 100 ingegneri, operatori e tecnici. Dopo lo sviluppo di successo, l'istituto offre una produzione pilota o supporto al trasferimento tecnologico. In questo modo, l'IPMS del Fraunhofer copre i livelli di maturità tecnologica (TRL) da tre a otto.

Particolarmente le start-up, le PMI e le aziende senza proprie fabbriche possono beneficiare di costi di investimento contenuti.

Sviluppo di processi e prodotti per semiconduttori da 300 mm per la nanoelettronica

Non solo le tecnologie da 200 mm sono sviluppate dall'IPMS del Fraunhofer. L'istituto di ricerca gestisce con il Center Nanoelectronic Technologies (CNT) la ricerca applicata su wafer da 300 mm per produttori di microchip, fornitori, produttori di apparecchiature e partner R&D.

Viene offerta una vasta gamma di sviluppi tecnologici e servizi a livello di Ultra Large Scale Integration (ULSI). Questi includono, tra l’altro, deposizione di strati atomici, lucidatura chimico-meccanica, metallizzazione dei wafer, pulizia dei wafer, metrologia e nanopatterning. Il focus delle attività di ricerca e sviluppo è nel front end, con particolare attenzione all'integrazione di funzionalità nei livelli di wiring (modulo BEoL). Grazie alla collaborazione con il Fraunhofer IZM-ASSID, anch'esso attivo su wafer da 300 mm e specializzato in eterointegrazione e packaging a livello di wafer, è stato recentemente creato un centro con un cleanroom di 4000 m². I principali ambiti di ricerca includono il calcolo neuromorfico, il calcolo quantistico e il bonding ibrido.

Calcolo neuromorfico

Velocità, capacità di elaborazione, miniaturizzazione ed efficienza energetica sono sempre più importanti per abilitare applicazioni nel campo dei Big Data e dell'intelligenza artificiale (AI). Una soluzione promettente è il cosiddetto calcolo neuromorfico. I chip neuromorfici sono ispirati al cervello umano e possiedono neuroni e sinapsi artificiali altamente connessi. La maggiore potenza di calcolo di questi chip si ottiene principalmente grazie al fatto che, come i neuroni e le sinapsi nel cervello umano, memorizzano e elaborano informazioni contemporaneamente (In-Memory Computing).

L'IPMS del Fraunhofer sviluppa, soprattutto per l'elaborazione diretta dei dati vicino ai sensori, senza trasferimento in cloud (Edge Computing), tecnologie e hardware innovativi ad alta efficienza energetica con approccio di In-Memory Computing. Per diverse generazioni di hardware neuromorfico, l'istituto studia architetture a crossbar basate su memorie non volatili (ad esempio, transistor a effetto ferroelettrico).