Innovative Elektronik erfordert moderne Technologien und Herstellungsverfahren – für viele Mittelständler eine kaum zu stemmende Investition. Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden jedoch macht aktuelle Forschungsergebnisse und Technologien auf 200- und 300-mm-Wafern auch kleineren Unternehmen zugänglich. Das Angebot reicht von der Beratung über die Prozessentwicklung bis zur Pilotserienfertigung.
Der Automatisierungsgrad und die Effizienz in der Industrie haben mit Industrie 4.0 sowie dem Internet der Dinge deutlich zugenommen. Dabei werden immer mehr Sensoren, Aktoren, Steuergeräte und maschinelle Lernsysteme notwendig. Die Nachfrage nach kompakten, energieeffizienten und fortschrittlichen Technologien sowie miniaturisierten Bauteilen mit innovativen Funktionen steigt.
Die Entwicklung vieler dieser Technologien ist jedoch mit hohen Kosten und der Nutzung eines Reinraums verbunden. Mit seinem Forschungsportfolio im 200-mm-Reinraum bietet das Fraunhofer IPMS insbesondere kleineren Unternehmen einen niederschwelligen Zugang zu diesen hochmodernen Technologien und Anlagenparks.
MEMS-Technologien und Bauelemente auf 200-mm-Wafern
Kunden des Fraunhofer IPMS können den kompletten Service für die Entwicklung von mikro-elektro-mechanischen Systemen (MEMS) und mikro-opto-elektro-mechanischen Systemen (MOEMS) auf 200 mm-Wafern in Anspruch nehmen. Im Bereich der Sensoren und Aktoren können beispielsweise Flächenlicht-Modulatoren (SLM) und kapazitive Ultraschall-Sensoren (CMUT) mittels Opferschicht-Technologie innerhalb der Oberflächenmikromechanik entwickelt und gefertigt werden.
Darüber hinaus bietet das Institut in der Volumenmikromechanik hochpräzise Spiegel sowie das einzigartige Nano-E-Drive-Antriebsprinzip, welches in vielfältigen Anwendungen zum Einsatz kommt. Diese vom Fraunhofer IPMS entwickelten Aktoren basieren auf tiefgeätzten Siliziumstrukturen mit großen Aspekt-Verhältnissen (bis zu 1:40 mittels Bosch-Prozess). Sie bieten eine hohe Energieeffizienz bei gleichzeitig kleinem Bauraum.
Unterstützung des Technologietransfers
Die technologische Entwicklung und Betreuung der MEMS-Technologien – von Einzelprozessen über Technologiemodule bis zur kompletten Technologie – sowie die prozesstechnische Betreuung der Anlagen im Reinraum gewährleisten mehr als 100 Ingenieure, Operatoren und Techniker.
Nach der erfolgreichen Entwicklung bietet das Institut eine Pilotfertigung sowie die Unterstützung des Technologietransfers an. Damit deckt das Fraunhofer IPMS die technologischen Reifegrade (TRL) von drei bis acht ab. Gerade Start-ups, KMU und Unternehmen ohne eigene Fab können dadurch von geringen Investitionskosten profitieren.
300-mm-Halbleiterprozess- und Produktentwicklung für die Nanoelektronik
Mit dem Center Nanoelectronic Technologies (CNT) betreibt das Institut angewandte Forschung auf 300-mm-Wafern für Mikrochipproduzenten, Zulieferer, Equipmenthersteller und R&D Partner.
Es werden eine Vielzahl von Technologieentwicklungen und Services auf Ultra Large Scale Integration Level (ULSI) angeboten. Diese umfassen unter anderem die Atomlagenabscheidung, chemisch-mechanisches Polieren, Wafer-Metallisierung, Wafer-Cleaning, Metrologie oder Nanopatterning.
Der Fokus der F&E-Aktivitäten liegt im Bereich Front End mit Schwerpunkt auf der Integration von Funktionalitäten in Verdrahtungsebenen (BEoL-Modul). Durch die Bündelung der Kompetenzen mit dem ebenfalls auf 300 mm tätigen Fraunhofer IZM-ASSID (Schwerpunkt Heterointegration und Wafer Level Packaging) entstand erst kürzlich ein gemeinsames Center mit einem Reinraum von 4000 m² Größe. Schwerpunkte sind beispielsweise Arbeiten im Bereich Neuromorphic Computing, Quantum Computing und Hybrid Bonding.
Dem menschlichen Gehirn nachempfunden
Geschwindigkeit, Leistungsfähigkeit, Miniaturisierung und Energieeffizienz werden zunehmend wichtiger, wenn es darum geht, Anwendungen im Bereich Big Data und Künstlicher Intelligenz (KI) zu ermöglichen. Einen vielversprechenden Lösungsansatz bietet hierbei das sogenannte Neuromorphic Computing.
Neuromorphe Chips sind dem menschlichen Gehirn nachempfunden und besitzen hochgradig vernetzte künstliche Neuronen und Synapsen. Die höhere Rechenleistung solcher Chips wird vor allem dadurch erreicht, dass sie – genau wie die Neuronen und Synapsen im menschlichen Gehirn – Informationen gleichzeitig speichern und verarbeiten. (jk)
