El consorci, dotat amb 730 milions d’euros en quatre anys, treballarà per enfortir la sobirania tecnològica europea millorant les cadenes de subministrament de semiconductors.
La Línia Pilot d’Encapsulat Avançat i Integració Heterogènia per a Components i Sistemes Electrònics (APECS) és un gran pas endavant en l’enfortiment de les capacitats de fabricació de semiconductors d’Europa i la innovació en xiplets com a part de la Llei de Xips de la Unió Europea (European Chips Act). L’Institut de Microelectrònica de Barcelona del CSIC (IMB-CNM-CSIC) és l’única institució espanyola dins del consorci, sumant-ne el coneixement expert en disseny, fabricació i encapsulat, així com les capacitats de la Sala Blanca de Micro i Nanofabricació, la més gran d´Espanya.
APECS és una de les cinc línies pilot, aprovades o en fase de negociació, finançades per l’Empresa Comuna Chips (Chips JU). Coordinat des d’Alemanya pel Fraunhofer-Gesellschaft i implementat per Research Fab Microelectronics Germany (FMD). El consorci establirà una base sòlida per a cadenes de subministrament de semiconductors europees resistents i robustes en proporcionar als grans actors de la indústria, les pimes i les empreses emergents un accés a tecnologia d’avantguarda.
El finançament total d’APECS és de 730 milions d’euros al llarg de quatre anys i mig. Més de la meitat prové de la Chips JU i l’altra quantitat l’aporten les autoritats de finançament nacionals d’Espanya, Àustria, Bèlgica, Finlàndia, França, Alemanya, Grècia i Portugal, a través de la iniciativa Chips for Europe.
La contribució de l’IMB-CNM-CSIC se centra en tecnologies de refrigeració per microcanals integrats, a través de l’investigador Miguel Ullán, i en el disseny i la fabricació additiva d’antenes, amb l’investigador Eloi Ramon.
Tecnologies emergents a la integració avançada
L’objectiu del consorci és estendre ponts entre la recerca orientada a les aplicacions i els desenvolupaments innovadors en matèria d’integració heterogènia, en particular les tecnologies emergents de xiplets, on cada subsistema del xip es fabrica per separat al node tecnològic més convenient i, després , s’acobla funcionalment amb la resta. Aquesta producció independent simplifica els processos tecnològics, optimitza el rendiment i abarateix costos. En anar més enllà dels mètodes convencionals, APECS oferirà sistemes heterogenis robustos i fiables, cosa que impulsarà significativament la capacitat d’innovació de la indústria europea de semiconductors.
La integració heterogènia de xips amb diversos orígens i funcionalitats en un encapsulat avançat és fonamental per obtenir sistemes intel·ligents complexos amb la menor mida possible i amb un cost raonable, ja que permet la incorporació de més funcionalitats i capacitats per augmentar el rendiment. Les grans empreses i centres de desenvolupament tecnològic de tot el món ja estan incorporant aquests avenços als sistemes més avançats, com ara ordinadors, telèfons mòbils o electrònica d’automòbil.
El director de l’IMB-CNM-CSIC, Luis Fonseca, aclareix que “aquest és un domini d’alt valor afegit en què tecnològicament Europa no va darrere d’altres regions del globus i on la seva contribució pot ser capdavantera”, a diferència altres camps dels semiconductors.
APECS exercirà un paper clau en el suport a la microelectrònica europea mitjançant el desenvolupament de noves tecnologies d’integració de sistemes i el llançament de noves funcionalitats optimitzant de manera conjunta tecnologies i sistemes (STCO). Això permetrà a les empreses europees desenvolupar productes avançats, fins i tot en petites quantitats, a costos competitius. Amb una àmplia gamma de tecnologies en una única plataforma, APECS es postula per esdevenir la plataforma líder d’Europa per al desenvolupament d’integració heterogènia i encapsulat avançat.
L’ens serà un impulsor clau de la col·laboració entre els centres de recerca europeus, la indústria i el món acadèmic, tot fomentant un ecosistema d’innovació dinàmic. Els usuaris es beneficiaran dun únic punt de contacte amb APECS. La línia pilot cobrirà el disseny integral i les capacitats de producció pilot i accelerarà el progrés des de la investigació avantguarda fins a solucions de fabricació pràctiques i escalables.
Participació de l’IMB-CNM al consorci
L’IMB-CNM-CSIC aporta capacitats avançades de fabricació i coneixement expert en el desenvolupament de tecnologies microelectròniques. Un dels objectius de la seva contribució és “el desenvolupament de noves tecnologies de refrigeració per a la integració d’ASICs (circuits integrats amb una aplicació específica) i sensors d’imatge o radiació”, indica Miguel Ullán.
“Pretenem treballar en dues aproximacions, depenent de si es requereix l‟evacuació d‟altes densitats de calor, com en el cas dels ASICs, o si el que es busca és una distribució homogènia de la temperatura, més aplicable al cas dels sensors de imatge i radiació. Tot això amb l’objectiu d’incorporar la refrigeració juntament amb la resta de funcionalitats a la integració heterogènia de sistemes”, afegeix Ullán.
Alhora, l’institut aplicarà la seva experiència en la fabricació additiva i la integració heterogènia juntament amb el coneixement en l’ús de materials sostenibles per minimitzar-ne l’empremta ecològica. L’objectiu és “aconseguir la integració heterogènia de sistemes sostenibles amb resolucions estructurals inferiors a 50 micres i permetre la integració directa de components electrònics mitjançant assemblatge microelectrònic com a part del procés de fabricació additiva”, indica Eloi Ramon. Tot això redundarà en una “major llibertat de disseny, incloent-hi la creació de circuits combinats amb substrats 3D”, afegeix.
Per fer-ho, l’institut s’encarregarà del desenvolupament de tecnologies de fabricació additiva d’alta resolució per a aplicacions electròniques d’alta freqüència, com 5G, 6G, ones mil·limètriques (mm-Wave) i aplicacions sub-THz, juntament amb el desenvolupament d’un procés de fabricació híbrid per a la producció d’electrònica estructural amb formes lliures, que inclou la capacitat d’integrar directament components electrònics com a antenes impreses, xips o components SMD”, conclou Ramon sobre la seva contribució.
Única institució espanyola amb presència en dues línies pilot de Chips JU
L’objectiu de Chips JU és millorar la resiliència tecnològica d’Europa, assegurar les cadenes de subministrament i de valor i impulsar la innovació en camps emergents com ara la intel·ligència artificial energèticament eficient, la fabricació, la mobilitat, la informació i les comunicacions, la computació neuromòrfica i quàntica, així com l’electrònica fiable i sostenible.
APECS és una de les dues línies pilot on participa l’IMB-CNM-CSIC a més de PIXEurope, dedicada als circuits fotònics integrats i coordinada per l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) a nivell continental.
L’IMB-CNM-CSIC és l’única institució espanyola amb tanta presència a Chips JU, ja que també forma part de les dues propostes preseleccionades per establir dos centres de competència a Espanya. Es tracta de PIXSpain CC, orientat a la fotònica integrada, i de MicroNanoSpain, dedicat al disseny i fabricació microelectrònica. Són centres amb finançament europeu i nacional per funcionar durant quatre anys. Amb prop d’un milió d’euros anuals, les partides es destinaran a organitzar la xarxa d’institucions que els conformen, dotar-la de personal de suport i subvencionar parcialment l’accés extern a serveis, reforçant així els ecosistemes respectius.
Sobre l’Empresa Comuna (EC) Xips
L’Empresa Comuna Xips de la Comissió Europea dóna suport a la investigació, el desenvolupament, la innovació i les futures capacitats de fabricació a l’ecosistema europeu de semiconductors. Va ser llançada pel Reglament núm. 2021/1085 del Consell de la Unió Europea i modificada el setembre de 2023 com a part de la iniciativa Chips for Europe. Per fer front a l’escassetat de semiconductors i reforçar l’autonomia digital d’Europa, compta amb un finançament important de la UE, nacional/regional i de la indústria privada de gairebé 11 000 milions d’euros. L’AC Chips està finançada per la Unió Europea, els Estats participants a l’AC Chips i membres privats.
IMB-CSIC Comunicación
Més informació:
La Comisión pone en marcha la Empresa Común de Chips en el marco de la Ley Europea de Chips
