Badania na przyszłość, transfer technologii na teraz

Proces litograficzny w czystym pomieszczeniu o wymiarach 300 mm w Fraunhofer IPMS - Center Nanoelectronic Technologies (CNT). © Fraunhofer IPMS / Litografia w czystym pomieszczeniu 300 mm w Fraunhofer IPMS - Center Nanoelectronic Technologies (CNT). © Fraunhofer IPMS

Praca w 200-mm-sterylni w Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Badania i rozwój w 200-mm-sterylni. © Fraunhofer IPMS

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

Postępy w przemyśle i technice nieustannie wymagają nowych rozwiązań w produkcji mikroczipów, zarówno z technicznego, gospodarczego, jak i ekologicznego punktu widzenia. Dzięki przełomowym badaniom i nowoczesnemu parkowi maszynowemu Instytut Fraunhofer dla Fotonicznych Mikrosystemów IPMS wypracował się jako silny partner przemysłu. Oferta usług obejmuje wszystkie kroki „od laboratorium do fabryki” – od doradztwa, przez rozwój procesów, aż po produkcję pilotażową.

Podczas gdy systemy i komponenty muszą spełniać coraz wyższe wymagania wydajnościowe, równie istotne jest, aby były kompatybilne z innymi procesami przemysłowymi i odpowiadały aktualnym standardom technologicznym. Dobra i szybka integracja, jak najbardziej różnorodne możliwości zastosowania oraz efektywność kosztowa to kluczowe czynniki. IPMS z Fraunhofer pracuje nad innowacyjnymi rozwiązaniami w zakresie technologii pamięci, sensorów i aktuatorów, a także systemów MEMS, umożliwiając dzięki szerokiej ofercie i intensywnej współpracy z producentami chipów, maszyn i dostawcami szybki transfer wyników i technologii.

Nowe architektury obliczeniowe i innowacyjne pamięci dla następnej generacji komputerów

Codziennie generujemy coraz większe ilości danych. Aby sobie z nimi poradzić, potrzebne są nowe technologie umożliwiające szybkie przechowywanie i przetwarzanie tych informacji. W tym zakresie IPMS z Fraunhofer prowadzi badania nad kolejną generacją komputerów. W projektach z międzynarodowymi partnerami, takimi jak „QSolid”, „Qu-Pilot” czy „QUASAR”, instytut pracuje nad wytwarzaniem kubitów i budową komputerów kwantowych. W centrum badań znajduje się przemysłowa skalowalność elektroniki, optymalizowane materiały, procesy i technologie sterowania z myślą o ich kompatybilności z CMOS.

Dla nowoczesnej przetwarzania danych coraz większe znaczenie zyskują nieulotne pamięci (NVM), ponieważ są wydajniejsze, tańsze i bardziej energooszczędne. IPMS z ponad dziesięcioletnim doświadczeniem w rozwoju technologii MRAM, RRAM i ferroelektrycznych technologii może pochwalić się szczególnie ferroelektrycznymi pamięciami opartymi na hafniaku, które można bezproblemowo integrować z zaawansowanymi technologiami CMOS i które oferują znacznie lepszą wydajność przy niższych kosztach. Również tzw. „In-Memory Computing” to technologia oszczędzająca energię i jednocześnie wysokowydajna, w której dane są przetwarzane bezpośrednio tam, gdzie powstają – w pamięciowych macierzach.

Usługi badawcze IPMS w tym zakresie obejmują rozwój projektów systemowych, projektowanie układów i koncepcji integracji, a także badania materiałowe i charakteryzację aż do poziomu megabajtów. Dzięki wdrożeniu materiałów bezpośrednio do linii produkcyjnych za pomocą pętli wafer, możliwy jest natychmiastowy transfer do istniejących węzłów technologicznych.

Zorientowane na zastosowania MEMS, MOEMS i mikrodispleje na 200-mm waflach krzemowych

W dwóch nowoczesnych czystych pomieszczeniach o wymiarach 200 mm IPMS z Fraunhofer rozwija technologie MEMS, MOEMS i mikrodisplejów na całym łańcuchu wartości: od pojedynczych procesów, przez moduły technologiczne, aż po produkcję pilotażową lub wsparcie transferu technologii i licencjonowania. Instytut obejmuje tym samym stopnie dojrzałości technologicznej od 3 do 7. Zwłaszcza startupy, małe i średnie przedsiębiorstwa oraz firmy bez własnej fabryki korzystają z oferty pełnego serwisu, co pozwala na ograniczenie kosztów inwestycji. Aby ułatwić wejście na rynek średnim przedsiębiorstwom, instytut oferuje również zestawy ewaluacyjne (Evaluation Kits), czyli gotowe do testowania zestawy, które umożliwiają klientom bezpośrednie sprawdzenie technologii IPMS w ich własnych zastosowaniach.

W czystych pomieszczeniach o wymiarach 200 mm instytut rozwija także innowacyjne elementy konstrukcyjne, takie jak sensory, aktuatory czy mikrodispleje. Ostatnio mikrodispleje osiągnęły po raz pierwszy przejrzystość na poziomie 45%. Ze względu na wysoką rozdzielczość i poziom technologiczny, mikrodispleje są szczególnie atrakcyjne dla zastosowań w wirtualnej rzeczywistości, rozszerzonej rzeczywistości i mieszanej rzeczywistości w produkcji przemysłowej lub medycynie.

Bliska współpraca z przemysłem półprzewodnikowym

Aby przyspieszyć przejście od laboratorium do praktycznego zastosowania, IPMS z Fraunhofer oferuje silną sieć kontaktów i bliską współpracę z przemysłem. Jednocześnie wspiera to konkurencyjność technologiczną Niemiec. Niedawno instytut świętował wraz z BASF 10 lat współpracy w zakresie nowych materiałów. Również GlobalFoundries od lat jest bliskim partnerem w rozwoju procesów, a z Bosch instytut łączy długoletnia współpraca w zakresie rozwoju technologii MEMS, na przykład w rozwoju mikro głośników. Z Applied Materials instytut prowadzi centrum metrologii. W Screening Fab w Centrum Technologii Nanoelektronicznych (CNT) można oceniać materiały, procesy i maszyny w warunkach przemysłowych, zgodnie z normą ISO 9001 i na poziomie Ultra-Large-Scale-Integration (ULSI).

Ponadto klienci, producenci chipów i sprzętu, dostawcy oraz inni partnerzy R&D mają dostęp do usług na waflach 200 i 300 mm. Oferta obejmuje od osadzania warstw atomowych, przez chemiczno-mechaniczne polerowanie, po metalizację wafli i czyszczenie wafli, aż po metrologię i nanopatterning.

Coraz większe znaczenie zrównoważony rozwój

Zrównoważona mikroelektronika staje się coraz bardziej centralnym elementem nowoczesnych rozwiązań, mających na celu sprostanie wyzwaniom ekologicznym branży. Dzięki zastosowaniu materiałów oszczędzających zasoby i energooszczędnych procesów produkcyjnych można zminimalizować ślad węglowy CO₂. IPMS z Fraunhofer angażuje się w to w ramach różnych projektów – m.in. w ramach Centrum Kompetencji „Green ICT @ FMD” w Niemieckiej Fabryce Mikroelektroniki. Priorytetem jest poszukiwanie i ocena alternatywnych, bardziej przyjaznych środowisku materiałów i procesów, a także znaczne ograniczenie zużycia energii i materiałów już na etapie produkcji. Celem jest przyszłościowa mikroelektronika, która spełnia wymogi zrównoważonego rozwoju i jednocześnie wzmacnia konkurencyjność technologiczną.