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Neues Chipforschungszentrum öffnet im Juni in Dresden

Blick in den Reinraum des Fraunhofer-Photonikinstituts IPMS in Dresden. Foto: Fraunhofer-IPMS

Blick in einen Reinraum des Fraunhofer-Photonikinstituts IPMS in Dresden. Foto: Fraunhofer-IPMS

In einstiger Elektronikpapier-Fabrik legt Fraunhofer Entwicklung von hochintegrierter Mikroelektronik, Multi-Schaltkreisen und KI-Chips zusammen

Dresden, 7. April 2022. Die von „Plastic Logic“ (PL) aufgegebene Fabrik für elektronisches Papier im Dresdner Norden füllt sich wieder: Fraunhofer rüstet den alten Reinraum mit modernen Chipfertigungstechnik auf und eröffnet dort im Juni ein neues „Center for Advanced CMOS & Heterointegration Technologies Saxony“. Das geht aus Angaben der beteiligten Fraunhofer-Institute sowie des sächsischen Wissenschaftsministeriums hervor.

Fraunhofer verspricht „Hightech-Forschung für Zukunftstechnologien“

„Am neuen Standort entsteht Großes“, versprechen die Fraunhofer-Institute für Photonische Mikrosysteme (IPMS) und für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM). Das neue Zentrum werde „Hightech-Forschung für Zukunftstechnologien“ betreiben.

Blick in die "Plastic Logic"-Fabrik für elektronisches Papier in Dresden. Foto: PL

Die Archivaufnahme zeigt die „Plastic Logic“-Fabrik, als dort noch elektronisches Papier hergestellt wurde. Inzwischen hat das britisch-stämmige Unternehmen seine Produktion in Dresden aufgegeben. Durch einen Deal mit dem Land – das seinerzeit schon die E-Papier-Fabrik bezuschusst hatte – kann nun Fraunhofer die alten Reinräume aufrüsten und nutzen. Foto: PL

Nanoelektronik-Zentrum ist schon umgezogen

De facto dürfte es sich um einen Zusammenschluss und einen Ausbau der Dresdner Mikroelektronik-Töchter beider Institute handeln: Das IPMS hatte nach der Qimonda-Pleite das „Center Nanoelectronic Technologies“ (CNT) übernommen. Dieses Zentrum war ursprünglich auf die Entwicklung neuer Technologien für höchstintegrierte Speicherchips spezialisiert, hat sich nach der Qimonda-Insolvenz mehr auf Logik-Schaltkreise sowie deren Umfeld spezialisiert und residierte zunächst als „Reinraum-Gast“ neben der Infineon-Chipfabrik in Dresden-Klotzsche. Als Infineon den Platz selbst brauchte, verlagerte das IPMS sein CNT im Jahr 2020 in die brache PL-Fabrik.

Gelbes Licht für tageslichtscheue 3D-Chips: Blick in die Lithografie des ASSID-Reinraums in Dresden. Abb.: hw

Die Achivaufnahme zeigt die Lithografie des ASSID-Reinraums in Dresden. Abb.: hw

Assid steuert 3D-Integration bei

Das IZM wiederum betreibt in Boxdorf an der Stadtgrenze zu Dresden den Institutsteil „All Silicon System Integration Dresden“ (Assid). Auch dieser Reinraum gehörte früher Infineon, ist aber mit 800 Quadratmetern vergleichsweise klein. Schon als der CNT-Umzug anstand, kursierte die Idee, auch das Assid im ehemaligen PL-Reinraum An der Barkleite in Dresden unterzubringen. Denn die frühere Fabrik für elektronisches Papier umfasst geräumige 4000 Quadratmeter – und ist mit dem CNT bei weitem nicht ausgelastet.

Trend geht zur Integration heterogener Elektronik in einem Mikrosystem

Das nun geplante Zentrum soll jedenfalls dem Namen nach beide Stränge verfolgen: „Advanced CMOS“ steht vor allem für hochintegrierte Schaltungen und fortgeschrittene Fertigungstechnologien, wie sie beispielsweise Globalfoundries Dresden und demnächst wohl auch Intel in Magdeburg brauchen.

Die Grafik zeigt den dreidimensionalen Aufbau, die Kontakte (Interconnects) und Schnittstellen (Interfaces) zwischen Chiplets und verschiedenen Chipebenen. Grafik: Fraunhofer-IIS / EAS

Die Grafik zeigt ein Beispiel für die 3D-Integration von Chiplets, Kontakten (Interconnects) und Schnittstellen (Interfaces) zwischen verschiedenen Chipebenen. Grafik: Fraunhofer-IIS / EAS

Heterointegration“ wiederum steht für ein Konzept, das in jüngster Zeit weltweit in der Branche Konjunktur hat. Denn es wird immer schwieriger und teurer, alle gewünschten Funktionen eines Schaltkreises auf einer fingernagelgroßen Siliziumfläche unterzubringen. Daher gehen viele Hersteller dazu über, zum Beispiel Prozessoren beziehungsweise Prozessorteile, Speicher, Sensoren, Aktoren, Funksender und andere Module so über- und nebeneinander zu stapeln, dass ein kompakter Elektronikblock mit vielen Fähigkeiten auf kleinem Raum entsteht. Teilweise werden die einzelnen Module zuvor sogar in unterschiedlichen Fertigungstechnologien und Strukturgrößen produziert und erst dann zusammengeführt. Das spart Geld und Kapazitäten. Ein Beispiel dafür sind die sogenannten „Chiplets“, auf die so viele Elektronikhersteller inzwischen setzen – auch hier werden „heterogene“ Chips zusammengeführt, also integriert. Oft integrieren die Unternehmen die Chips auch dreidimensional und kontaktieren sie dann nicht mehr von außen, sondern innen von oben nach unten durch die Ebenen durch. Und dies gehört unter anderem zu den Spezialitäten des Assids.

Komplette Kette von Forschung über Pilotfertigung bis zur Endmontage

Insofern zeichnet sich ab, dass das neue Zentrum große Teile der Prozesskette von der Forschung über die Pilotfertigung auf 300 Millimeter großen Siliziumscheiben im sogenannten „Frontend“ bis hin zur Kontaktierung und Endmontage („Backend“) beherrschen wird. Dies könnte die Forschung an neuen Mikroelektronik-Fertigungstechnologien und Integrationsansätzen in Sachsen insofern auch auf eine neue Stufe heben.

Prof. Hubert Lakner. Foto: Heiko Weckbrodt

Prof. Hubert Lakner. Foto: Heiko Weckbrodt

CNT baut neuen Schwerpunkt „KI-Chips“ auf

Das sächsische Wissenschaftsministerium (SMWK) hat eine Anfrage zu den konkreten Plänen und Eckdaten für das neue Zentrum bis heute unbeantwortet gelassen. Aber es werden neben „Advanced CMOS“ und „Heterointegration“ wohl noch Chips für Künstliche Intelligenz (KI) als dritte Säule hinzukommen. Bereits 2020 hatten der sächsische Wissenschaftsminister Sebastian Gemkow (CDU) und IPMS-Leiter Prof. Hubert Lakner nämlich avisiert, für 77 Millionen Euro ein Zentrum für neuromorphe Computertechnologie und KI-Chips in dem ehemaligen Digitalpapier-Werk im Dresdner Norden einzurichten. Dies soll künftig ein Teil der CNT-Aufgaben werden.

Zur Personalstärke und Ausstattung machten die Partner bisher noch nicht allzu viele Angaben. Fest steht nur, dass die Forscher und Forscherinnen an 300-mm-Anlagen arbeiten können. Das CNT selbst hat rund 70 Beschäftigte. Das Assid hat längere Zeit keine Mitarbeiterzahlen mehr mitgeteilt, der letzte bekannte Stand waren rund 40 Beschäftigte.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: IPMS, IZM, SMWK, Oiger-Archiv, weitere Quellen