Fraunhofer IAF breidt technologische mogelijkheden uit voor chiplet-innovaties binnen de APECS-pilootlijn

Staatssecretaris Dr. Patrick Rapp (rechts), Ministerie van Economische Zaken, Arbeid en Toerisme, overhandigt aan de leiding van het Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert (m.) en Prof. Dr. Rüdiger Quay (l.), de symbolische cheque ter waarde van 4,35 miljoen euro. © Fraunhofer IAF / Staatssecretaris Dr. Patrick Rapp, Ministerie van Economische Zaken, Arbeid en Toerisme, overhandigt de symbolische cheque voor het subsidiebedrag van 4,35 miljoen euro aan het management van het Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert en Prof. Dr. Rüdiger Quay. © Fraunhofer IAF

Na de overhandiging van de cheque wisselt Staatssecretaris Dr. Patrick Rapp ter plaatse van gedachten over de APECS-pilootlijn en de geplande activiteiten van het 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

In het kader van de APECS-pilootlijn wordt onder andere het gebied van droog etstechnologie in de cleanroom van het Fraunhofer IAF uitgebreid voor 6''-wafers. © Fraunhofer IAF / As part of the APECS pilot line, the area of dry etching technology in the Fraunhofer IAF clean room for 6’’ wafers is being expanded. © Fraunhofer IAF

Post-CMOS druk-sensor-chiplets met wafer-level behuizingen voor hun scheiding. © Fraunhofer ISIT / Post-CMOS druk-sensor-chiplets met wafer-level verpakking vóór dicing. © Fraunhofer ISIT

Het Fraunhofer IAF breidt zijn technologische capaciteiten uit op het gebied van III-V-verbindingshalgeleiders en levert daarmee een waardevolle bijdrage aan de opbouw van de APECS-proeflijn in het kader van de EU Chips Act. Het Ministerie van Economie, Werk en Toerisme Baden-Württemberg participeert in de financiering met 4,35 miljoen euro. Op 16 december 2024 overhandigde staatssecretaris van Economie Dr. Patrick Rapp symbolisch een cheque aan de leiding van het instituut ter waarde van de subsidie. APECS maakt het mogelijk om in de komende 4,5 jaar de onderzoeks- en ontwikkelingsinfrastructuur in heel Europa verder uit te bouwen. De totale subsidie bedraagt 730 miljoen euro, beschikbaar gesteld door Chips Joint Undertaking, het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) en andere financieringen.

In het kader van de proeflijn »Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems« (APECS) breidt het Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF zijn halfgeleider-onderzoeksinfrastructuur de komende jaren verder uit. Daarbij ontvangt het ondersteuning van de deelstaat Baden-Württemberg via een nationale subsidie van 4,35 miljoen euro. Op 16 december 2024 bezocht staatssecretaris Dr. Patrick Rapp van het Ministerie van Economie, Werk en Toerisme Baden-Württemberg het Fraunhofer IAF en overhandigde symbolisch een cheque met het subsidiebedrag. Vervolgens informeerde de staatssecretaris zich ter plaatse over de geplande maatregelen en de APECS-proeflijn, die in de komende 4,5 jaar wordt gecoördineerd door de Fraunhofer-Gesellschaft en geïmplementeerd door de Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD).

»De APECS-proeflijn is voor Baden-Württemberg een strategisch belangrijk project, omdat het gaat om het bijdragen aan hooginnovatieve ontwikkelingen op het gebied van halfgeleidertechnologieën en het ondersteunen van een snelle overdracht naar onze bedrijven. Alleen zo kunnen wij als regio onze rol als toonaangevende innovatieregio in Europa blijven bevestigen«, aldus Dr. Patrick Rapp, staatssecretaris in het Ministerie van Economie, Werk en Toerisme, bij de overdracht van de symbolische subsidiecheque.

Europese concurrentiekracht versterken in ontwikkeling en productie van halfgeleiders

»Als onderzoeksinstituut kunnen wij bijdragen aan het aanpakken van de enorme uitdagingen waarmee Europa momenteel wordt geconfronteerd. Onze innovaties kunnen waardevolle impulsen geven aan de Europese economie en bijdragen aan meer concurrentiekracht en veerkracht in crisissituaties. APECS stelt ons in staat om gerichte technologische verdere ontwikkelingen door te voeren, waarvan de voordelen beschikbaar zijn voor kleine en middelgrote ondernemingen in de hele EU en die tegelijkertijd de locatie Baden-Württemberg duurzaam versterken. We danken het Ministerie van Economie Baden-Württemberg hartelijk voor de genereuze financiering«, verklaart Dr. Patricie Merkert, die samen met Prof. Dr. Rüdiger Quay de leiding van het Fraunhofer IAF vormt.

Prof. Dr. Quay benadrukt: »Door APECS kunnen we in één klap meerdere belangrijke stappen richting de toekomst zetten, doordat we zowel de prestaties van onze onderzoeksinfrastructuur aanzienlijk verbeteren als belangrijke toekomstgerichte onderwerpen ontsluiten. De verdere ontwikkeling van onze capaciteiten in heterogene integratie maakt de weg vrij voor vele nieuwe innovaties. De opschaling van fundamentele technologieën van ons instituut brengt onze processen nog dichter bij de industriële standaard. Daar profiteren zowel onze ontwikkelingswerkzaamheden als de economie van – in de regio en in Europa.«

APECS: Heterogeen geïntegreerde technologieën voor de Europese economie

De APECS-proeflijn is een belangrijke bouwsteen van de EU Chips Act, om chiplet-innovaties te stimuleren en de onderzoeks- en fabricagecapaciteiten voor halfgeleiders in Europa te vergroten. De in de FMD samenwerkende instituten werken nauw samen met andere Europese partners aan de opbouw van de 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 kleine en middelgrote ondernemingen (KMO's) en start-ups krijgen via de proeflijn een laagdrempelig toegang tot cutting-edge technologieën en worden voorzien van veilige, veerkrachtige toeleveringsketens voor halfgeleiders. 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«-initiatie.

De totale financiering voor de APECS-proeflijn bedraagt 730 miljoen euro over 4,5 jaar.

De APECS-proeflijn richt zich op de schaalbare industriële overdracht van recent ontwikkelde innovaties op het gebied van heterogene integratie, met name bij het gebruik van nieuwe chiplet-technologieën, en legt zo de brug naar toepassingsgerichte onderzoek. APECS gaat verder dan traditionele System-in-Package-methoden (SiP) en streeft ernaar robuuste en betrouwbare heterogene systemen te leveren die de innovatiekracht van de Europese halfgeleiderindustrie aanzienlijk verhogen.

Chiplets voor hoogfrequentietoepassingen en fabricage op 6-inch wafers

Als een samenwerkend instituut binnen de FMD ontwikkelt het Fraunhofer IAF in het kader van APECS innovatieve chiplets op basis van de hybride halfgeleidermaterialensystemen indiumgalliumarsenid op silicium (InGaAs op Si) en galliumnitrid op siliciumcarbide (GaN op SiC), evenals Microbump-interposers. Deze technologieën zijn vanwege hun uitstekende waarden in kernparameters zoals ruis, uitgangsvermogen en efficiëntie bijzonder geschikt voor hoogfrequentietoepassingen en beloven innovaties in meet- en regeltechniek, communicatie, radartechniek en sensortechnologie.

»Chiplets bieden aanzienlijke voordelen bij de ontwikkeling en fabricage van bijzonder performante elektronische en optische componenten, omdat ze compacte en hoogefficiënte multifunctionele systemen mogelijk maken. De combinatie van verschillende functies zoals besturingslogica en versterkers op één drager verbetert zowel de prestaties als de energie-efficiëntie van een systeem. We kijken er zeer naar uit om onze technologieën binnen APECS aanzienlijk verder te ontwikkelen«, legt Dr. Patrick Waltereit, afdelingshoofd Technologie bij het Fraunhofer IAF, uit.

Om een eenvoudige overdracht naar de industrie te garanderen, worden de ontwikkeling en productie van de chiplets en interposers bij het Fraunhofer IAF op 6-inch wafers uitgevoerd. In het cleanroom van het instituut worden daarom nieuwe installaties aangeschaft en in gebruik genomen voor epitaxie, procestechnologie en meettechniek. Daarnaast worden bestaande processen voor de productie van chiplets en interposers aangepast.

Chiplets: Integratie van individuele technologieën verhoogt functionaliteit en verlaagt kosten

De toenemende prestatie- en kostenvereisten voor elektronische componenten leiden ertoe dat conventionele halfgeleiderchips steeds meer hun technologische grenzen bereiken. Het verwerken van grote geïntegreerde schakelingen, zoals nodig voor uitgebreide functionaliteiten, brengt hoge kosten met zich mee, omdat defecten de opbrengst van een enkele wafer sterk kunnen beïnvloeden. Bovendien zorgen chemische en mechanische incompatibiliteiten tussen verschillende materialen en laagstructuren ervoor dat slechts in beperkte mate verschillende technologieën op één wafer kunnen worden gerealiseerd.

Een innovatieve oplossing om de systeelfunctionaliteit efficiënt te verhogen, bestaat uit de elektrische of optische verbinding van kleine componenten (zogenaamde chiplets) op een gemeenschappelijk substraat (interposer). Door de chiplet-aanpak kunnen de verschillende technologieën elk de voor hen optimale epitaxie en verwerking ondergaan en daarna via verliesarme integratie een hoogfunctioneel, flexibel en efficiënt systeem op chipformaat vormen. Deze modularisering verhoogt bovendien de schaalbaarheid, vereenvoudigt het chipontwerp en verkort de doorlooptijd tot marktintroductie van innovaties.

Subsidie

APECS wordt mede gefinancierd door Chips Joint Undertaking en door nationale financieringsinstanties van België, Duitsland, Finland, Frankrijk, Griekenland, Oostenrijk, Portugal en Spanje binnen het kader van de »Chips for Europe«-initiatief.