3D-Integration soll bessere Chips für Autos, Industrie und KI-Rechner in Europa ermöglichen

Berlin/Santa Clara/Dresden, 26. Juli 2023. Um auch in Europa leistungsstärkere Schaltkreise für die Industrie, den Automobilbau und Supercomputer zu entwickeln, wollen Intel, Fraunhofer und die „Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland“ (FMD) enger bei 3D-Chip-Integration kooperieren. So wollen die Partner unter anderem einen gemeinsamen Forschungsplan für die Zeit ab 2030 in diesem Sektor entwerfen. Darauf hat die FMD heute in Berlin hingewiesen.

Prozessoren bekommen Speicher, Funk, Sensoren und mehr an Bord

„3D-Integration für den Zeithorizont 2030+ ist ein sehr wichtiges Forschungsthema für die Erweiterung des Mooreschen Gesetzes und darüber hinaus“, betonte der europäische Intel-Forschungsdirektor Robert Chau. Dies werde auch die Mikroelektronik in Europa voranzutreiben. Im nächsten Jahrzehnt sei damit zu rechnen, dass immer mehr und preisgünstige 3D-Chips auf den Markt kommen, die neben schierer Rechenleistung und Speicherkapazität auch Funktionen wie Konnektivität, Künstliche Intelligenz (KI) und Sensorik bieten, schätzen die FMD-Experten ein. Möglich werde dies durch die sogenannte „heterogene 3D-Integration“.

Alternative zur klassischen Strukturverkleinerung in der Chipindustrie

Dabei handelt es sich um Ansätze, die seit der Jahrtausendwende immer mehr an Gewicht in der Halbleiterbranche gewinnen. Denn Wettlauf um immer kleinere Chipstrukturen hat seither sichtlich an Tempo verloren, ist vor allem schwieriger und teurer geworden. Um dennoch auf möglichst kleinem Raum immer mehr Leistung und Funktionen zu vereinen, stapeln TSMC, Intel, Samsung und andere Branchengrößen inzwischen mehrere Schaltkreise über- und nebeneinander, kontaktieren sie dreidimensional untereinander und verpacken sie dann in ein Chipgehäuse. Dabei geht der Trend dahin, neben Prozessoren und Speichern eben auch Funkmodule, Sensoren, Aktuatoren, KI-Koprozessoren und andere Spezialchips in einem System zu vereinen. Auch Chips aus ganz unterschiedlichen Produktionslinien lassen sich inzwischen so kostensparend zusammenfügen. In Zukunft könnten vielleicht sogar auch Quanten-, Spintronik– oder Neuro-Koprozessoren in 3D-Chipsystemen integriert werden.

Nur Wenige beherrschen 3D-Integration im Fabrik-Maßstab

Allerdings beherrschen bisher eben nur wenige Konzerne diese technologisch anspruchsvolle 3D-Integration auch in der Massenproduktion. In Europa hingegen ist in diesem Sektor kaum über Laborversuche und Kleinserien hinausgekommen. Daher rühren beispielsweise Fraunhofer-Forschungseinrichtungen aus Sachsen wie etwa das EAS oder das Assid in Dresden schon seit längerem die Werbetrommel dafür, auch hier eine industrielle Wertschöpfungskette für 3D-integrierte Chips aufzubauen.

Sachsen rührt schon länger die Trommel für eigene 3D-Chip-Ketten

Die Kooperation zwischen Intel und der FMD dürfte dafür wichtige Bindeglieder liefern: Der US-Konzern aus dem kalifornischen Santa Clara hat eigene 3D-Integrationsprozesse im Portefeuille. Und durch die avisierte Großinvestition in zwei Mega-Chipfabriken in Magdeburg rückt Deutschland ohnehin stärker in den Intel-Fokus. Die FMD wiederum ist ein ideeller Zusammenschluss von 13 Fraunhofer- und Leibniz-Instituten, die jeweils auf ganz verschiedene Mikroelektronik-Detailschritte fokussiert sind. Dazu gehören auch mehrere Fraunhofer-Institute aus Sachsen, darunter das Enas in Chemnitz sowie das EAS, das Assid und das IPMS in Sachsen. Die neue Zusammenarbeit mit den US-Partnern sei „eine außergewöhnliche Partnerschaft zwischen FMD, Intel und der deutschen Industrie, die die deutsche und europäische Forschung und Entwicklung im Bereich der 3D-Heterointegration enorm voranbringen wird“, meint Prof. Albert Heuberger, der Vorsitzende des FMD-Lenkungskreises.

Autor: hw

Quellen: FMD, Oiger-Archiv, Wikipedia

Zum Weiterlesen:

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Fraunhofer plant Entwurfszentrum für 3D-Chipdesign in Sachsen

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