3D-Chips für das Internet der Dinge

CloudEnterpriseManagementServer

Wann kommen meine Waren an? Ist die Kühlkette noch intakt? Im Internet der Dinge sollen alle Fragen rund um den Transportweg von Waren beantwortet werden. Möglich machen dies kleine Elektronikkomponenten, in denen Sensoren und Sender fast unsichtbar integriert sind.

An diesen Systemen – die Sensoren, Speicher sowie Schaltkreise in einem Minibaustein integrieren – arbeiten Wissenschaftler am Zentrum ASSID (All Silicon System Integration Dresden). Das ASSID ist ein Ableger des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikroelektronik (IZM) in Berlin.

Bild: Fraunhofer
Bild: Fraunhofer

“Derzeit bestehen Systeme aus unterschiedlichen Komponenten: Prozessorchips, Speicher, Sensoren oder Transceiver. Jede wurde bisher als ein einzelner Baustein behandelt. Bei der 3D-Technologie werden all diese Komponenten in ein System integriert und bilden somit ein sogenanntes System-in-Package”, sagt M. Jürgen Wolf, Standortleiter des IZM-ASSID.

So gefertigte Systeme seien besonders leistungsstark, denn die Signale würden schneller übertragen und verarbeitet. Gleichzeitig vereinigten sie mehr Funktionen und seien kleiner, wodurch sie sich besser in die Endgeräte integrieren ließen. Durch die komplexe Bauweise seien sie außerdem energiesparend. ‘Energy Efficient System in Package’ sei hier der neudeutsche Fachbegriff.

Für die elektrische Verbindung sorgen kupfermetallisierte Durchkontaktierungen, die ‘Through Silicon Via’ (TSV). Gefragt seien diese Systeme überall da, wo es um rasche und komplexe Signalverarbeitung gehe, beispielsweise in medizinischen Geräten, in der Automatisierungstechnik, in der Bildverarbeitung oder in der Anlagensteuerung.

“Wir begannen mit den Planungen zum ASSID vor etwa zwei Jahren. Damals startete das IZM eine Kooperation mit Industriepartnern wie AMD, Infineon und NXP”, erinnert sich Wolf. Das Zentrum wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung, des Freistaats Sachsen und des Bundes finanziert. Heute sei es eines der wenigen Zentren weltweit, wo eine 300-mm-Prozesslinie für die 3D-Integration vorhanden ist.

Derzeit sind in Dresden 32 Mitarbeiter beschäftigt, maximal 50 sollen es werden. Die Hauptkonkurrenz in Europa, das IMEC in Belgien, hat 3000 Mitarbeiter. Aufgrund der Nachbarschaft zu Industriepartnern wie GlobalFoundries und Infineon sowie Kooperationen rechnen sich die Dresdner Forscher dennoch gute Chancen aus.