Fraunhofer IZM beteiligt sich an der APECS-Pilotlinie zur Förderung von Chiplet-Technologien

Geen chiplets zonder heterogene integratie: High-end prestatieverpakking van wafers en systemen is essentieel voor het creëren van de hardware van de APECS-pilootlijn. © Fraunhofer IZM

Het Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM maakt zijn actieve betrokkenheid bekend bij de APECS-proeflijn, die binnen het kader van de EU Chips Act is opgezet. Het initiatief heeft als doel de ontwikkeling en integratie van chiplet-technologieën te stimuleren, om de concurrentiekracht van de Europese halfgeleiderindustrie te versterken.

Binnen de APECS-proeflijn zal het Fraunhofer IZM een sleutelrol spelen bij de hardware-integratie van chiplet-systemen. Met de beschikbaarheid van de chiplet-onderdelen bedient het instituut het volledige proces voor de realisatie van een volledig functioneel systeem. Daartoe ontwikkelen de onderzoekers moderne interposer-technologieën op 300 mm, hoogdichte substrates, geavanceerde montage technieken en bieden zij de benodigde processen voor de verdere heterogene integratie van hooggeïntegreerde systemen. Het Fraunhofer IZM positioneert zich met de volgende innovatieschwerpunten als de centrale partner voor systeem-heterogene integratie in Europa.

Ontwikkeling van uiterst precieze integratietechnologieën

De chiplet-technologie vereist een uiterst precieze montage op hoogdichte interposers en printplaten. Het Fraunhofer IZM zal innovatieve oplossingen voor de implementatie van deze technologieën verder ontwikkelen. Zo worden bijvoorbeeld door silicium-gebaseerde interposers de contactrasters van momenteel 15 micrometer verkleind tot minder dan 1 micrometer. Op printplaten zal dankzij zogenaamde ‘Advanced PCBs’ het contactrasters in het micrometerbereik liggen.

De verbinding tussen chiplets vereist krachtige interconnect-technologieën en speciale materialen om de signaalintegriteit te waarborgen. Voor de behuizingstechnologie volgen de onderzoekers verschillende integratiebenaderingen (2D, 2,5D, 3D), waarbij thermisch beheer cruciaal is om hotspots te voorkomen. Daarnaast biedt het Fraunhofer IZM uitgebreide testomgevingen om de functionaliteit van de afzonderlijke chiplets na hun integratie te waarborgen.

Prototyping van substrates

De productie van substrates met uiterst fijne structuren tot 1 micrometer voor het realiseren van prototypes voor industriële en academische partners is een sleutel om technologieën voor kunstmatige intelligentie en high-performance computing te ontwikkelen en te valideren.

Naast de verdere ontwikkeling van technologieën op organische substrates worden ook nieuwe materialen zoals glas centraal gesteld in het onderzoek.

Ontwikkeling van modulaire chiplet-architecturen

Door de integratie van meerdere gespecialiseerde chiplets op één enkel substrate bevordert het Fraunhofer IZM de modulariteit en kostenefficiëntie van systemen en ondersteunt het tegelijkertijd de herbruikbaarheid van bestaande chiplet-ontwerpen. Deze modulariteit wordt mogelijk gemaakt door de bij het Fraunhofer IZM beschikbare en binnen APECS verder ontwikkelde toolbox voor diverse integratietechnieken.

Over de APECS-proeflijn

De proeflijn voor »Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems« (kort APECS) is een belangrijk onderdeel van de EU Chips Act om chiplet-innovaties te stimuleren en de onderzoeks- en fabricagecapaciteiten voor halfgeleiders in Europa te vergroten. De in de onderzoeksfabriek Mikroelektronica Deutschland (FMD) samenwerkende instituten werken nauw samen met andere Europese partners aan de opbouw van de APECS-proeflijn en leveren daarmee een belangrijke bijdrage aan het versterken van de technologische veerkracht van Europa en het vergroten van de wereldwijde concurrentiekracht in de halfgeleiderindustrie. Zowel grote industriële bedrijven als MKB en start-ups krijgen via de proeflijn een toegankelijke ingang tot cutting-edge technologieën en worden voorzien van veilige, veerkrachtige halfgeleiderwaardeketens.

APECS wordt mede gefinancierd door Chips Joint Undertaking en door nationale subsidies van België, Duitsland, Finland, Frankrijk, Griekenland, Oostenrijk, Portugal en Spanje binnen het kader van de »Chips for Europe«-initiatief. De totale financiering voor de APECS-proeflijn bedraagt 730 miljoen euro over 4,5 jaar.