Strategic development at Electrum Laboratory - CMPLab
- Reference number
- RIF14-0017
- Start and end dates
- 160101-201231
- Amount granted
- 15 000 000 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Electrum Laboratory and its users will be enabled to take the next leap in semiconductor device processing by going into 3-dimensional (3D) integration, which is envisioned to empower extreme miniaturization, cheap manufacturing of compact and very complex devices and systems, featuring an increase in in data transfer speed with orders of magnitude, and a significant reduction in power consumption. The key enabling technology is Chemical Mechanical Polishing (CMP), which from a scientific perspective offers great opportunities for exploration. The project also offers a possibility for the applicant, Doc. Nils Nordell, to strengthen his role as Laboratory Director by leading the most important technology development project at the facility, certifying that the development will achieve the intended scientific breakthroughs, will be user relevant, and be combined with a program for outreach, with the aim to launch new companies based on the technology. A set of CMP processes will be developed for a variety of device applications and technologies, including metal interconnects in Si and SiC integrated circuits; high density integration in 3D of nanowire transistors for future processors with multiplied computation speed at low losses; monolithic integration of optoelectronics with CMOS circuits for high speed communication; planarization of epitaxial SiC for highly efficient power and high temperature electronics; and heterogeneous integration for system-on-chip applications.
Popular science description
Utvecklingen av elektronik har varit exceptionell, från transistorn, över integrerade kretsen och lasern till dagens system med extrem prestanda för en mängd olika tillämningar. Nästa steg blir att bygga ihop flera komponenter i tre dimensioner (3D). Detta kommer att ge billigare, snabbare och mer energieffektiv elektronik. Allt snabbare processorer kräver att transistorer görs allt mindre, men den utvecklingen kommer snart nå den fysiska gränsen för hur små transitorer kan bli. Fortsatt förbättring kommer att kräva att flera lager av transistorer läggs ovanpå varandra i 3D. Genom att sätta ihop olika komponenter på chipnivå, t.ex. lasrar och detektorer med elektronik kan man nå betydligt högre dataöverföringskapaciteter. Elektronik som byggs ihop med olika sensorer kan ge små och energieffektiva system, t.ex. sensorer som opereras in i kroppen för övervakning av hälsotillståndet och även för styrning av medicinering. Med nya material kan man placera elektronkik på platser där det tidigare var omöjligt; i oljeborrhål, i kärnreaktorer, inne i motorer och t.o.m. på den heta och ogästvänliga ytan av planeten Venus. De komponenter som görs i idag har ojämn yta, som behöver jämnas till innan fler lager av komponenter kan läggas ovanpå. Detta görs lämpligen med en kombination av kemisk och mekanisk polering (Chemical Mechanicat Polishing, CMP), som ger en slät yta med precision nära ett atomlager, vilket är nödvändigt för framgångsrik 3Dintegration. Vi kommer att utveckla CMP-processer för en mängd olika tillämpningar, så som framtidens supersnabba processorer, ökad överföringshastighet i optiska fibrer, energieffektiv elektronik för motorstyrningar, högtemperaturelektronik och sensorsystem. Electrumlaboratoriet vid KTH används för forskning, utvekling och tillverkning av komponenter. Labbet har en stark vetenskaplig profil och är framgångsrikt i att skapa nya tillämpningar. Labbet är viktigt för den industri i Sverige som tillverkar elektronikkomponenter. Ungefär ett företag knoppas av varje år från labbet och många har växt och blivit stora, det största, Silex Microsytems har c:a 150 anställda idag. Sökande till denna utlysning är laboratoriets föreståndare Doc Nils Nordell. Han har utvecklat tillverkningsprocesser för komponeter och har också gjort resultaten från labbet tillgängliga för forsklare och företag. Han borgar för att projektmålen nås och görs tillgängliga, för att vetenskaliga genombrott görs och för att att nya företag skapas.