Fraunhofer IAF rozszerza możliwości technologiczne dla innowacji chipletów w ramach pilotażowej linii APECS

Sekretarz stanu Dr. Patrick Rapp (z prawej), Ministerstwo Gospodarki, Pracy i Turystyki, wręcza kierownictwu instytutu Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert (z lewej) i prof. dr. Rüdigerowi Quayowi (z lewej), symboliczny czek na kwotę dofinansowania w wysokości 4,35 mln euro. © Fraunhofer IAF / Sekretarz stanu Dr. Patrick Rapp, Ministerstwo Gospodarki, Pracy i Turystyki, wręcza symboliczny czek na kwotę dofinansowania w wysokości 4,35 miliona euro kierownictwu instytutu Fraunhofer IAF, Dr. Patricie Merkert i prof. dr. Rüdigerowi Quayowi. © Fraunhofer IAF

Po przekazaniu czeku sekretarz stanu dr Patrick Rapp omawia na miejscu linię pilotażową APECS oraz planowane działania 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

W ramach linii pilotażowej APECS, obszar technologii suchych wytrawiania w czystym pomieszczeniu Fraunhofer IAF dla wafli 6-calowych jest rozbudowywany. © 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-CMOSowe chipy czujników ciśnienia z pakowaniem na poziomie wafla przed oddzieleniem. © Fraunhofer ISIT / Post-CMOSowe chipy czujników ciśnienia z pakowaniem na poziomie wafla przed cięciem. © Fraunhofer ISIT

Fraunhofer IAF rozszerza swoje możliwości technologiczne w dziedzinie półprzewodników III-V i wnosi cenny wkład w budowę linii pilotażowej APECS w ramach EU Chips Acts. Ministerstwo Gospodarki, Pracy i Turystyki Badenii-Wirtembergii uczestniczy w finansowaniu kwotą 4,35 mln euro. 16 grudnia 2024 roku sekretarz stanu ds. gospodarki, dr Patrick Rapp, symbolicznie wręczył kierownictwu instytutu czek na kwotę dofinansowania. APECS umożliwia w ciągu najbliższych 4,5 lat rozbudowę europejskiej infrastruktury badawczo-rozwojowej. Całkowite wsparcie finansowe wynosi 730 mln euro, zapewnione przez Chips Joint Undertaking, Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych (BMBF) oraz inne źródła finansowania.

W ramach linii pilotażowej »Zaawansowane pakowanie i heterogeniczna integracja dla komponentów i systemów elektronicznych« (APECS) Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF będzie kontynuować rozbudowę swojej infrastruktury badawczej w dziedzinie półprzewodników w nadchodzących latach. Wsparcie otrzymuje od landu Badenia-Wirtembergia poprzez krajowe dofinansowanie w wysokości 4,35 mln euro. 16 grudnia 2024 roku sekretarz stanu ds. gospodarki, dr Patrick Rapp, odwiedził Fraunhofer IAF i symbolicznie wręczył czek na kwotę dofinansowania. Następnie sekretarz zapoznał się na miejscu z planowanymi działaniami i linią pilotażową APECS, która w ciągu najbliższych 4,5 lat będzie koordynowana przez Gesellschaft zur Förderung der angewandten Elektronik (Fraunhofer) i wdrożona przez Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD).

»Linia pilotażowa APECS ma strategiczne znaczenie dla Badenii-Wirtembergii, ponieważ chodzi o udział w najbardziej innowacyjnych rozwoju w dziedzinie technologii półprzewodnikowych oraz o wspieranie szybkiego transferu tych technologii do naszych przedsiębiorstw. Tylko w ten sposób możemy jako kraj nadal potwierdzać swoją rolę jako wiodący region innowacji w Europie«, powiedział dr Patrick Rapp podczas przekazania symbolicznego czeku na dofinansowanie.

Wzmacnianie europejskiej konkurencyjności w rozwoju i produkcji półprzewodników

»Jako instytut badawczy możemy przyczynić się do pokonania ogromnych wyzwań, przed którymi stoi Europa. Nasze innowacje mogą dostarczyć europejskiemu przemysłowi cenne impulsy i przyczynić się do zwiększenia konkurencyjności i odporności w kryzysach. APECS umożliwia nam ukierunkowany rozwój technologiczny, którego korzyści będą dostępne dla małych i średnich przedsiębiorstw w całej UE, a jednocześnie będą trwałe wzmacniać lokalizację Badenii-Wirtembergii. Serdecznie dziękujemy Ministerstwu Gospodarki Badenii-Wirtembergii za hojne wsparcie«, wyjaśniła dr Patricie Merkert, która wraz z prof. dr. Rüdigerem Quayem kieruje instytutem Fraunhofer IAF jako duet.

Prof. dr Quay podkreślił: »Dzięki APECS możemy od razu podjąć kilka ważnych kroków w kierunku przyszłości, znacząco poprawiając możliwości naszej infrastruktury badawczej oraz rozwijając kluczowe tematy przyszłości. Rozwój naszych umiejętności w zakresie heterogenicznej integracji otwiera drogę do wielu nowych innowacji. Skalowanie kluczowych technologii naszego instytutu przybliża nasze procesy do standardów przemysłowych. To korzystnie wpływa zarówno na naszą pracę rozwojową, jak i na gospodarkę – zarówno w regionie, jak i w Europie.«

APECS: Heterogeniczne technologie zorientowane na europejską gospodarkę

Linia pilotażowa APECS jest ważnym elementem EU Chips Acts, mającym na celu promowanie innowacji chipletów oraz zwiększenie zdolności badawczo-rozwojowych i produkcyjnych półprzewodników w Europie. Instytuty współpracujące w ramach FMD ściśle współpracują z innymi europejskimi partnerami przy budowie linii pilotażowej, co znacząco przyczynia się do wzmocnienia odporności technologicznej Europy i zwiększenia konkurencyjności globalnej przemysłu półprzewodnikowego.

Zarówno duże przedsiębiorstwa przemysłowe, jak i małe i średnie firmy (MŚP) oraz startupy zyskają dzięki linii pilotażowej dostęp do najnowocześniejszych technologii i będą mogły zapewnić bezpieczne, odporne łańcuchy wartości półprzewodników. APECS jest współfinansowane przez Chips Joint Undertaking oraz przez krajowe fundusze Belgii, Niemiec, Finlandii, Francji, Grecji, Austrii, Portugalii i Hiszpanii w ramach inicjatywy »Chips for Europe«. Całkowite finansowanie linii pilotażowej APECS wynosi 730 mln euro na okres 4,5 roku.

Linia pilotażowa APECS koncentruje się na skalowalnym transferze przemysłowym nowo opracowanych innowacji w zakresie heterogenicznej integracji, zwłaszcza w zastosowaniu nowych technologii chipletów, i stanowi most do badań ukierunkowanych na zastosowania. APECS wykracza poza tradycyjne metody systemów w pakiecie (SiP) i ma na celu dostarczenie solidnych i wiarygodnych heterogenicznych systemów, które znacznie zwiększą innowacyjność europejskiego przemysłu półprzewodnikowego.

Chiplety do zastosowań wysokiej częstotliwości i produkcja na waflach 6-calowych

W ramach APECS, jako współpracujące z FMD instytut, Fraunhofer IAF opracowuje nowatorskie chiplety oparte na hybrydowych systemach materiałowych półprzewodników, takich jak indium-galium-arsenek na krzemie (InGaAs na Si) oraz azotek galu na węgliku krzemu (GaN na SiC), a także interposer microbump. Technologie te są szczególnie odpowiednie do zastosowań wysokiej częstotliwości ze względu na wybitne parametry, takie jak szum, moc wyjściowa i wydajność, i obiecują innowacje w dziedzinie pomiarów, komunikacji, radarów i czujników.

»Chiplety oferują znaczące korzyści w rozwoju i produkcji wysoce wydajnych komponentów elektronicznych i optycznych, ponieważ umożliwiają tworzenie kompaktowych i wysokoefektywnych systemów wielofunkcyjnych. Połączenie różnych funkcji, takich jak logika sterująca i wzmacniacze, na jednym nośniku poprawia zarówno wydajność, jak i efektywność energetyczną systemu. Z niecierpliwością czekamy na dalszy rozwój naszych technologii w ramach APECS«, wyjaśnia dr Patrick Waltereit, kierownik działu technologii w Fraunhofer IAF.

Aby zapewnić łatwy transfer do przemysłu, rozwój i produkcja chipletów oraz interposerów będą odbywać się w Fraunhofer IAF na waflach 6-calowych. W tym celu w laboratorium instytutu zostaną zakupione i uruchomione nowe urządzenia do epitaksji, technologii procesowej i pomiarów. Ponadto istniejące procesy produkcyjne chipletów i interposerów zostaną dostosowane.

Chiplety: integracja pojedynczych technologii podnosi funkcjonalność i obniża koszty

Rosnące wymagania dotyczące wydajności i kosztów komponentów elektronicznych powodują, że konwencjonalne chipy półprzewodnikowe coraz bardziej osiągają swoje granice technologiczne. Procesowanie dużych układów scalonych, niezbędnych do pełnej funkcjonalności, generuje wysokie koszty, ponieważ pojedyncze defekty mają ekstremalny wpływ na wydajność pojedynczego wafla. Dodatkowo niezgodności chemiczne i mechaniczne różnych materiałów i struktur warstwowych ograniczają możliwości realizacji różnych technologii na jednym waflu.

Nowatorskim rozwiązaniem mającym na celu efektywną poprawę funkcjonalności systemu jest elektryczne lub optyczne połączenie pojedynczych małych komponentów (tzw. chipletów) na wspólnym podłożu (interposer). Dzięki podejściu chipletowemu poszczególne technologie mogą przejść optymalne procesy epitaksji i technologii, a następnie, poprzez niskostratne połączenie, tworzyć wysoko funkcjonalny, elastyczny i wydajny system na chipie. Ta modularizacja zwiększa skalowalność, upraszcza projektowanie chipów i skraca czas wprowadzenia innowacji na rynek.

Wsparcie finansowe

APECS jest współfinansowane przez Chips Joint Undertaking oraz krajowe instytucje finansujące z Belgii, Niemiec, Finlandii, Francji, Grecji, Austrii, Portugalii i Hiszpanii w ramach inicjatywy »Chips for Europe«.