Technologia półprzewodników dla każdego

300 mm Reinraum des Fraunhofer IPMS am CNT. © Fraunhofer IPMS / 300 mm clean room of the Fraunhofer IPMS at CNT. © Fraunhofer IPMS

Fraunhofer IPMS rozwija technologie o rozmiarze 200 mm. © Fraunhofer IPMS / Fraunhofer IPMS develops 200 mm technologies. © Fraunhofer IPMS

MEMS-Scanner-Spiegel des Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / MEMS-Scanner-Spiegel des Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Innowacyjna elektronika wymaga najnowocześniejszych technologii i procesów produkcyjnych. Dla wielu średnich przedsiębiorstw jest to niemal nie do udźwignięcia inwestycja. Jednak dzięki Instytutowi Fraunhofer ds. Mikrosystemów Fotonicznych IPMS najnowsze wyniki badań i technologie na waflach 200 i 300 mm są dostępne również dla mniejszych firm. Oferta obejmuje od doradztwa, przez rozwój procesów, aż po produkcję pilotażowych serii.

Stopień automatyzacji i efektywność w przemyśle znacznie wzrosły dzięki Przemyślu 4.0 oraz Internetowi Rzeczy. Coraz więcej potrzebnych jest czujników, aktuatorów, urządzeń sterujących i systemów uczenia maszynowego. Rosnąca jest też zapotrzebowanie na kompaktowe, energooszczędne i zaawansowane technologie oraz miniaturowe elementy z innowacyjnymi funkcjami. Rozwój wielu z tych technologii wiąże się jednak z wysokimi kosztami i koniecznością korzystania z czystych pomieszczeń. Dzięki swojemu portfolio badawczemu w czystej komorze 200 mm, Fraunhofer IPMS oferuje szczególnie mniejszym firmom dostęp do tych najnowocześniejszych technologii i parków maszynowych na niskim poziomie barier.

Technologie MEMS i elementy na waflach 200 mm

Klienci Fraunhofer IPMS mogą korzystać z pełnej obsługi w zakresie rozwoju mikro-elektro-mechanicznych systemów (MEMS) i mikro-opto-elektro-mechanicznych systemów (MOEMS) na waflach 200 mm.

W obszarze czujników i aktuatorów można na przykład rozwijać i produkować modulatory światła powierzchniowego (SLM) oraz kapacytowe czujniki ultradźwiękowe (CMUT) za pomocą technologii warstwy ofiarnej w obrębie mikro-mechaniki powierzchniowej. Ponadto instytut oferuje w dziedzinie mikro-mechaniki objętościowej bardzo precyzyjne lustra oraz unikalną zasadę napędu Nano-E-Drive, wykorzystywaną w różnych zastosowaniach. Te aktuatory opracowane przez Fraunhofer IPMS opierają się na głęboko trawionych strukturach krzemowych o dużych proporcjach aspektowych (do 1:40 metodą Bosch). Zapewniają wysoką efektywność energetyczną przy jednoczesnym małym rozmiarze.

Rozwój technologiczny i nadzór nad technologiami MEMS, od pojedynczych procesów, przez moduły technologiczne, aż po pełną technologię, a także nadzorowanie procesów w czystej komorze, zapewnia ponad 100 inżynierów, operatorów i techników. Po udanym rozwoju instytut oferuje produkcję pilotażową lub wsparcie w transferze technologii. W ten sposób Fraunhofer IPMS obejmuje poziomy dojrzałości technologicznej (TRL) od trzech do ośmiu.

Zwłaszcza startupy, małe i średnie przedsiębiorstwa oraz firmy bez własnej fabryki mogą korzystać z tego niskokosztowego dostępu.

Rozwój technologii i produktów półprzewodnikowych 300 mm dla nanoelektroniki

Nie tylko technologie 200 mm są rozwijane przez Fraunhofer IPMS. Instytut prowadzi z Centrum Nanoelectronic Technologies (CNT) zastosowane badania na waflach 300 mm dla producentów mikroczipów, dostawców, producentów sprzętu i partnerów R&D.

Oferowanych jest wiele rozwiązań technologicznych i usług na poziomie Ultra Large Scale Integration (ULSI). Obejmują one między innymi osadzanie warstw atomowych, chemiczno-mechaniczne polerowanie, metalizację wafli, czyszczenie wafli, metrologię czy nanopatterning. Głównym obszarem działań badawczo-rozwojowych jest Front End, ze szczególnym naciskiem na integrację funkcji w warstwach połączeń (moduł BEoL). Dzięki połączeniu kompetencji z również działającym na 300 mm Fraunhofer IZM-ASSID (ze specjalizacją w heterointegracji i pakowaniu na poziomie wafli) powstało niedawno wspólne centrum o powierzchni 4000 m². Główne obszary to m.in. prace w dziedzinie neuromorficznego obliczania, obliczeń kwantowych i hybrydowego łączenia.

Neuromorficzne obliczenia

Prędkość, wydajność, miniaturyzacja i efektywność energetyczna stają się coraz ważniejsze w zakresie umożliwiania zastosowań w Big Data i sztucznej inteligencji (SI). Obiecującym rozwiązaniem jest tak zwane neuromorficzne obliczanie. Chip neuromorficzny jest naśladownictwem ludzkiego mózgu i posiada silnie połączone sztuczne neurony i synapsy. Wyższa moc obliczeniowa takich układów jest głównie osiągana dzięki temu, że – podobnie jak neurony i synapsy w ludzkim mózgu – przechowują i przetwarzają informacje jednocześnie (obliczenia w pamięci - In-Memory Computing).

Fraunhofer IPMS rozwija głównie technologie i rozwiązania sprzętowe z wysoką efektywnością energetyczną, wykorzystując podejście In-Memory Computing, szczególnie dla czujników i bezpośredniej lokalnej obróbki danych bez transferu do chmury (Edge Computing). Dla różnych generacji neuromorficznego sprzętu badawczo rozwija architektury Crossbar, które opierają się na nieulotnych pamięciach (np. ferroelektryczne tranzystory polowe).