Strategisk utveckling av Electrumlaboratoriet - CMPLab
- Diarienummer
- RIF14-0017
- Start- och slutdatum
- 160101-201231
- Beviljat belopp
- 15 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Electrumlaboratoriet och dess användare tar nästa språng i den snabba utvecklingen av halvledarkomponenter, genom att införa processer för 3-dimensionell (3D) integration. Detta möjliggör nästa steg i miniatyriseringen av komponenter för kostnadseffektiv tillverkning av kompakta och mycket komplexa system, som möjliggör att dataöverföringshastigheter kan öka med tiopotenser, och att energiförlusterna minskas betydligt. Detta banar väg för helt nya komponenter och tillämpningar. Den teknik som föreslås är planarisering med Kemisk Mekanisk Polering, CMP. Projektet stärker också den sökande, Doc Nils Nordell, i sin roll som Laboratorieföreståndare. Genom att leda anläggningens viktigaste teknikutvecklingsprojekt utnyttjas hans erfarenhet av processutveckling och förståelse för användarnas behov, vilket borgar för att målen uppnås, för relevansen i resultaten och för att de görs brett tillgängliga, i syfte att nå vetenskaliga genombrott och att skapa nya företag. Ett flertal CMP-processer kommer att utvecklas för en mängd olika tillämpningar, för t.ex. metallanslutningar i integrerade kretsar baserade på Si och SiC; hög integrationstäthet i 3D av nanotrådstransistorer för framtida dataprocessorer med extremt ökad beräkningshastighet och låga förluster; monolitisk integration av optoelektronik med CMOS-kretsar för höghastighetskommunikation; planarisering av epitaxiellt odlad SiC för högeffektiv kraft- och högtemperaturelektronik; och heterogen integration för system-on-chip.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.