Bits&Chips

Nederlandse ambities in chipintegratie herleven

15 mei 2018 

Het oude Bluebird-project krijgt een herkansing: Business Cluster Semiconductors werkt met brede steun in academia en industrie aan de totstandkoming van het Chip Integration Technology Centre. Het CITC moet het ‘Imec van de backend’ worden.

De geschiedenis herhaalt zich. Op de kop af tien jaar geleden tekende een consortium onder leiding van TNO een intentieverklaring om een chipstapelmachine te ontwikkelen. Dit Bluebird-project strandde, maar anno 2018 ziet het Business Cluster Semiconductors (Bcsemi) nieuwe kansen voor Nederland in de chipintegratie. Opnieuw ligt er een door zo’n kleine twintig partijen gesteunde intentieverklaring klaar, ditmaal om een technologiecentrum op te zetten: het Chip Integration Technology Centre (CITC).

In het CITC moeten chipfabrikanten, -testers en -verpakkers, machinebouwers, materiaalleveranciers, software- en modelontwikkelaars en onderzoeksgroepen bij elkaar komen om precompetitief chipintegratietechnologie te ontwikkelen via een open-innovatieformule. ‘Ons voorbeeld is Imec, zowel wat betreft succes als qua werkwijze. Het is niet gezegd dat we die een-op-een overnemen, maar we mikken wel op sterke industriële relaties in combinatie met ontwikkeling van eigen ip. We gaan uiteraard niet met Imec concurreren. We hebben ze er graag bij’, zegt managing director Barry Peet van Bcsemi.

Nu de belangstelling van de lokale industrie zwart-op-wit staat, is de volgende stap de financiering. Het nieuwe college van bestuur van Nijmegen - de Novio Tech Campus is beoogde locatie voor het CITC - heeft al geld gereserveerd en de steun van de provincie Gelderland ziet er positief uit, gezien de hightechagenda die zij voert. ‘Het is nu zaak om ook Den Haag te overtuigen’, aldus Peet.

Een stapel van chips onderling verbonden via verticale ‘leidingen’ (through-silicon vias) is een van vele opties om chips te integreren, in dit geval in drie dimensies. Illustratie: IBM

In de herkansing

Chipintegratie is de parapluterm voor het combineren van meerdere, onafhankelijk van elkaar geproduceerde dies (naakte chips) in één omhulling. Als dies boven op elkaar worden gestapeld, spreken we van 3d-integratie. De techniek komt in vele verschijningsvormen en heeft verschillende voordelen, zoals reductie van de voetafdruk en verkorting van elektrische verbindingen (met gunstig effect op prestaties en energieverbruik).

Het belangrijkste voordeel is echter heterogene integratie: de mogelijkheid devices te combineren die zijn gemaakt met verschillende processen. Rf- en power-subsystemen, sensoren en actuatoren (mems) en opto-elektronica: het kan allemaal worden gecombineerd tot een bijna compleet systeem in één verpakking. In applicaties als automotive, medische systemen en het internet der dingen liggen dáár - en niet in de traditionele krimpslagen - de kansen voor waardecreatie.

Deze accelerometer van Stmicroelectronics bevat een ic dat boven op een mems-device is gestapeld en in één omhulling is gevat.

Bluebird kwam tot stand in een periode waarin de verwachtingen voor deze zogeheten More than Moore-strategie hypeachtige vormen aannamen. Gezien de positie van Nederland in de semicon leek het logisch om daarop in te haken. De crisis was echter op haar hoogtepunt en de technologie stond nog in de kinderschoenen, waardoor machinebouwers bepaald niet stonden te springen om te investeren. Het initiatief van TNO bloedde langzaam dood.

Tien jaar later lijkt chipintegratie echter het dal der desillusies te zijn overgestoken. ‘2017 was het jaar waarin 3d-integratie doorbrak in commerciële producten’, zei programmaleider 3d-systeemintegratie Eric Beyne van Imec begin dit jaar in een serie visie-artikelen. ‘Tot dan toe keek de industrie nogal sceptisch naar 3d, maar zij begint zich te realiseren dat 3d niet per definitie duurder is en nieuwe mogelijkheden en kansen creëert.’

Kansen voor kruisbestuiving

Aan belangstelling dus waarschijnlijk geen gebrek, maar wat is de toegevoegde waarde van een open-innovatiecentrum ten opzichte van los-vaste samenwerkingsverbanden? Peet: ‘De complexiteit neemt toe en daarmee de tijd die het kost om innovaties naar de markt te brengen. Net zoals chipfabrikanten samen gingen werken voor hun schalingsinspanningen wordt het in de backend ook steeds aantrekkelijker om de kloof tussen research en productontwikkeling gezamenlijk te overbruggen.’

‘We denken bovendien dat er veel onbenutte mogelijkheden tot kruisbestuiving zijn over applicatiedomeinen heen’, gaat Peet verder. ‘Oplossingen uit de automotivesfeer worden bijvoorbeeld niet noodzakelijkerwijs opgepikt in de wereld van medische technologie.’ Het CITC richt zich daarom nadrukkelijk ook op de fotonica, een relatief jonge lichttechnologie waar hard aan wordt getrokken in Nederland, en die in het regeerakkoord wordt genoemd als focusgebied. ‘Fotonica vormt niet alleen een mooie uitbreiding van het More than Moore-palet om systemen uit samen te stellen; het heeft net als elektronica ook te maken met assemblage- en verpakkingsuitdagingen.’

3d-nand-geheugenchips zijn sterk in opkomst. Dit zijn echter monolithisch geproduceerde chips, dus chiplaag na chiplaag op dezelfde wafer. Bron: Samsung

Los daarvan lijken de semicon en fotonica van elkaar te kunnen profiteren. De fotonica probeert de stap naar massaproductie te maken en heeft daarvoor bijvoorbeeld assemblagemachines nodig. Voor de Nederlandse semicon is dat een interessante kans, al heeft de sector daarin tot dusver weinig interesse getoond omdat het moeilijk is te voorspellen wanneer massaproductie van fotonica echt op gang komt. ‘Het CITC kan de toenadering tussen de twee gebieden bespoedigen’, denkt Peet.

Naar verwachting wordt aan het einde van dit jaar bekend of het instituut daadwerkelijk van de grond komt.

Abonneer direct op onze nieuwsbrief

abonneren

Mechatronics system design – Part 1

8 oktober - 12 oktober

Eindhoven

Advanced feedforward control

10 oktober - 12 oktober

Eindhoven

Course on modern optics for optical designers - Part 1

14 september - 8 februari

Eindhoven

Embedded Linux

17 september - 21 september

Eindhoven

System architect(ing)

24 september - 28 september

Eindhoven