Virtual ASIC Foundry

Die Virtual ASIC Foundry des Fraunhofer IIS, einschließlich ihres Design Enablement Teams im Rahmen der Initiative Chips Joint Undertaking (JU), ermöglicht die kosteneffiziente Entwicklung und Produktion kundenspezifischer Mikrochips – auch in kleinen Stückzahlen. Sie unterstützt Forschungseinrichtungen, Start-ups sowie kleine und mittlere Unternehmen, für die der Zugang zu modernen Halbleitertechnologien oft durch hohe Kosten, komplexe Prozesse und große Mindestmengen erschwert wird.

Effiziente, risikoarme Lösungen entstehen durch Multi-Project-Wafer und Kleinserien, sichere cloudbasierte oder vor Ort bereitgestellte Designumgebungen, enge Kooperationen mit Foundries und Partnern in der Lieferkette sowie modulare Unterstützung über den gesamten Chip-Lebenszyklus hinweg. Die Virtual ASIC Foundry verkürzt somit Entwicklungszyklen und schafft neue Möglichkeiten für Innovation und Technologietransfer, indem sie die Hürden für die Halbleiterfertigung senkt.

Unsere Services über den gesamten ASIC-Lebenszyklus hinweg

Wir fungieren als zentrale Schnittstelle zwischen Entwicklung, Foundry und Lieferkette, koordinieren alle Prozessschritte und bieten Zugang zu einem breiten Technologieportfolio führender Halbleiterhersteller wie ams OSRAM, GlobalFoundries, IHP – Leibniz Institute for Innovative Microelectronics, United Monolithic Semiconductors (UMS) und X-Fab.

Partner-Foundry- und Technologie-Auswahl

Für die Umsetzung von ASIC-Projekten arbeiten wir seit vielen Jahren eng mit sechs führenden Halbleiterherstellern zusammen. So entsteht für Projekte ein direkter, kosteneffizienter Zugang zu modernen Fertigungstechnologien über unsere Partner: ams OSRAM, Fraunhofer IISB, GlobalFoundries, IHP, UMS und X-FAB.

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Overview

Table of Fraunhofer IIS technology portfolio processes and nodes — © Fraunhofer IIS

ams-OSRAM

Die hochmoderne 8-Zoll-Fertigungsanlage von ams-OSRAM bietet leistungsstarke Prozesstechnologien, die auf über 30 Jahren Erfahrung in der Waferbearbeitung basieren. Das Process Design Kit (PDK) umfasst alle notwendigen Komponenten für die Entwicklung komplexer analoger Mixed-Signal-Designs. Die 350-nm- und 180-nm-Technologien von ams – mit Standard-CMOS-, HV-, SiGe- und Opto-Prozessen – werden in Österreich hergestellt und bieten sowohl für Wissenschaft als auch für Industrie kostengünstige und leicht zugängliche Prototyping- und Kleinserienfertigungsdienste.

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Fraunhofer IISB

Das Fraunhofer IISB bietet frühzeitig Zugang zu seiner 2-µm-SiC-CMOS-Technologie, die NMOS- und PMOS-Transistoren, passive Bauelemente und pn-Dioden für integrierte Schaltungen umfasst. Diese Schaltungen können bei extremen Temperaturen von über 300 °C (bis zu ca. 600 °C) betrieben werden. Zusätzliche Prozessmodule stehen für Hochspannungsbauelemente, isolierte Transistoren und SiC-Bauelementvorlagen zur Verfügung, die über herkömmliche CMOS-Schaltungen hinausgehen. Diese Technologie eignet sich ideal für integrierte Schaltungen, die für raue Umgebungen – einschließlich hoher Temperaturen und Strahlungsbelastungen – ausgelegt sind und gleichzeitig Leckströme minimieren. Darüber hinaus lässt sie sich individuell anpassen, um spezialisierte optische SiC-Bauelemente und Quanten-Sensorvorlagen zu entwickeln.

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GlobalFoundries

GlobalFoundries ist die weltweit führende Spezial-Foundry und bietet eine breite Palette an Plattformen und Funktionen, darunter RF-CMOS, FDSOI, RFSOI, SiGe, FinFET und SiPhotonics. Die Technologieknoten reichen von 180 nm bis 12 nm, wobei die 22-nm- und 28-nm-Knoten in Dresden, Deutschland, hergestellt werden. Die 22FDX®-Technologie nutzt 22 nm Fully Depleted Silicon-On-Insulator (FD-SOI) und bietet außergewöhnliche Leistung bei extrem geringem Stromverbrauch. Sie kann bereits bei 0,4 V betrieben werden und erreicht einen extrem niedrigen Standby-Leckstrom von 1 pA pro Mikrometer.

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IHP

IHP bietet Forschungspartnern und Industriekunden weltweit Zugang zu fortschrittlichen SiGe:C-BiCMOS-Technologien. Das Unternehmen hat mehrere Generationen von Hochgeschwindigkeits-SiGe-Heterojunction-Bipolartransistoren (HBT) entwickelt, die in 0,25-μm- und 0,13-μm-BiCMOS-Prozesse integriert sind. Insbesondere der 0,13-μm-Prozess SG13G2 ist die schnellste verfügbare SiGe-HBT-Technologie und erreicht Spitzenwerte von fT / fmax von 300 GHz / 500 GHz. Diese Technologien zeichnen sich besonders in Anwendungen im höheren GHz-Bereich aus, wie beispielsweise in der Telekommunikation, im Breitbandbereich, bei Radarsystemen und vielem mehr.

Darüber hinaus ermöglicht die G25H5_EPIC-Technologie die monolithische Integration photonischer Bauelemente – wie Detektoren und Modulatoren – in Si-basierte integrierte Schaltungen und erleichtert so ultrakurze Verbindungen zwischen Photonik und Elektronik. Diese Integration steigert die Leistung von elektronisch-photonischen integrierten Schaltungen (EPIC) erheblich und macht sie ideal für optische Transceiver in 100G-, 200G- und 400G-Anwendungen.

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ums

United Monolithic Semiconductors (UMS) ist der europäische Marktführer bei HF-MMIC-Produkten und Foundry-Dienstleistungen für Spezialmärkte wie Verteidigung und Raumfahrt, Telekommunikation, Automobilradar und industrielle Sensoren. UMS bietet ein umfassendes Lösungsspektrum, darunter ASICs und Katalogprodukte, die auf den firmeneigenen III-V-Technologien basieren, sowie umfangreiche Foundry-Dienstleistungen, die es Kunden ermöglichen, maßgeschneiderte Produktlösungen zu entwickeln.

Der Produktkatalog umfasst ein vollständiges Spektrum an Produkten von DC bis 100 GHz, die auf GaAs-, GaN- und SiGe-Technologien basieren. Dazu gehören Leistungsverstärker bis zu 200 W, Mixed-Signal-Funktionen, rauscharme Verstärker und komplette Transceiver-Systeme. Die Produkte sind als Chips erhältlich, werden jedoch in der Regel in Gehäusen oder als Multichip-Module angeboten.

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X-FAB

X-FAB ist ein weltweit tätiger Foundry-Konzern, der ein umfassendes Spektrum an Spezialtechnologien und Design-IP bereitstellt, um seinen Kunden die Entwicklung weltweit führender Halbleiterprodukte zu ermöglichen, die in den sechs Waferfabriken von X-FAB in Malaysia, Deutschland, Frankreich und den Vereinigten Staaten hergestellt werden. Mit seiner Expertise in den Bereichen Analog-/Mixed-Signal-Technologien, Mikrosysteme/MEMS, Photonik, Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) ist X-FAB der Entwicklungs- und Fertigungspartner für seine Kunden und bedient vor allem die Endmärkte Automobil, Industrie und Medizin. X-FAB beschäftigt rund 4.500 Mitarbeiter und ist seit April 2017 an der Euronext Paris notiert (XFAB).

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Skalierung

© Titolino – stock.adobe.com / Edited bei Fraunhofer IIS

Für Projekte mit klarer Kommerzialisierungsperspektive erfolgt die Skalierung in dedizierte Produktionsprozesse: Engineering-Runs oder Full-Mask-Sets ermöglichen die Fertigung auf eigenen Wafern – von Low-Volume-Chargen bis zu mehreren Millionen Dies.

Unser Team unterstützt kontinuierlich bei:

Designanpassungen und Optimierungen
Lieferkettenkoordination
Assembly und Testing

Post-Fab Services

Nach der Fertigung folgen projektindividuelle Prüfungen und Integrationsmaßnahmen:

Wafer-Level- und Package-Tests (Single-Site und Multi-Site, auch High-Volume)
Zusammenarbeit mit europäischen und globalen Packaging-Partnern für Kunststoff-, Keramik- und photonische Gehäuse
Zusatzleistungen wie Qualifizierung, Backgrinding, Bumping oder kundenspezifische Prozesse
Kurzfristige Einlagerung kleiner Stückzahlen am Institut, größere Volumina über Logistikpartner

Fokus auf Europa, globale Reichweite

Zwar liegt unser Schwerpunkt eindeutig auf Europa – wie aus der Grafik hervorgeht –, doch sind wir weltweit tätig und verzeichnen eine beträchtliche Anzahl von Nutzern aus Asien und Amerika. Die meisten Designs werden mit fortschrittlichen Strukturbreiten wie 22 nm und SiGe-Prozessen hergestellt, doch das Kreisdiagramm verdeutlicht auch die Vielfalt der Kundennachfrage.

Diagram and pie chart of Fraunhofer IIS tape outs and supported designs per technology — © Fraunhofer IIS

Partnerschaft mit EuroCDP und Europractice

Partnering with EuroCDP and Europractice — © Fraunhofer IIS

Das Fraunhofer IIS verbindet zwei sich ergänzende europäische Angebote. Durch die Anbindung an die European Chips Design Platform (EuroCDP) profitieren Kunden von sicheren Cloud-basierten und lokalen Designumgebungen, professionellen EDA-Tools, integrierten Process Design Kits, skalierbaren Rechenressourcen und standardisierten Designabläufen. Durch die etablierte Europractice-Kooperation erhalten Hochschulen, öffentliche Forschungsinstitute und förderfähige kleine Unternehmen kostengünstigen Zugang zu Schulungen, Prototypen und Kleinserienfertigung über Multi-Project-Wafer-Läufe. Gemeinsam unterstützen diese Dienstleistungen Projekte vom ersten Konzept über das IC-Design, die Verifikation und den Prototypenbau bis hin zum Übergang in die Serienfertigung.

Chipdesign für europäische Start-ups und KMU durch EuroCDP

Die European Chips Design Platform (EuroCDP) erleichtert Start-ups, kleinen und mittleren Unternehmen sowie Forschungsteams in Europa den Zugang zu den Ressourcen, die für die Entwicklung kundenspezifischer Mikrochips erforderlich sind. Aufbauend auf den Erfahrungen von Europractice bündelt sie den Zugang zu professionellen EDA-Tools, wiederverwendbaren IP-Blöcken, Schulungen und fachlicher Unterstützung. Design-Enablement-Teams kombinieren eine sichere, cloudbasierte Design-Infrastruktur mit technischer Begleitung – von der Einrichtung der Designumgebung über das Design und die Verifikation bis hin zum Prototyping und zur Fertigung. Die „Virtual ASIC Foundry“ des Fraunhofer IIS unterstützt diesen Prozess mit modularen Dienstleistungen über den gesamten Chip-Lebenszyklus hinweg. Dieser Ansatz zielt darauf ab, technische und wirtschaftliche Eintrittsbarrieren zu senken und dabei zu helfen, innovative Chip-Konzepte in funktionsfähige Produkte umzusetzen.

Kostengünstige Chip-Prototypenentwicklung für Hochschulen durch Europractice

Im Rahmen der europäischen Europractice-Initiative, die seit 1995 Innovation und Ausbildung in den Bereichen Mikroelektronik, Nanotechnologie und Photonik fördert, lässt sich ein kostengünstiger Zugang zu Prototypen und Kleinserien realisieren. Europractice richtet sich speziell an Universitäten, öffentliche Forschungsinstitute und kleine Spin-off-Unternehmen und ermöglicht es diesen Organisationen, Forschungsergebnisse unter wirtschaftlich tragfähigen Bedingungen in Silizium umzusetzen. Durch die Bündelung mehrerer Designs auf einem Wafer im Rahmen des Multi-Project-Wafer-Ansatzes (MPW) senkt Europractice die Fertigungskosten erheblich.

Fraunhofer IIS unterstützt Sie bei:

Entwurf, Layout und Verifikation
Koordination des Tape-outs
Herstellung von Erstmustern, typischerweise 25/50/100 Stück
Kleinserien zu festen, kalkulierbaren Preisen
Schulungen zum IC-Design

Proof-of-Concept, Pilotprojekte und frühe Markttests lassen sich so wirtschaftlich realisieren.

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APECs wird durch Chips Joint Undertaking und durch nationale Förderungen von Belgien, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Österreich, Portugal und Spanien im Rahmen der »Chips for Europe« Initiative kofinanziert. Dieses Projekt wird durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) unterstützt.

APECS bei Fraunhofer IIS