Singapour et Bernin (Grenoble), France, 26 mars 2019 - L'Institute of Microelectronics (IME), une entité de l'Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), et Soitec (Euronext Paris), leader mondial de la conception et de la production de matériaux de semi-conducteurs innovants, annoncent aujourd'hui un partenariat dans le développement d'un nouveau procédé de transfert de couches pour le packaging avancé. Chaque partenaire apporte son expertise dans des innovations spécifiques : les technologies Fan-Out Wafer Level Packaging (FOWLP) et 2.5D Through Silicon Interposer (TSI) pour l'IME et la technologie Smart Cut(TM) pour Soitec. L'objectif de cette collaboration est d'améliorer l'efficacité énergétique, renforcer les performances, consolider les rendements et augmenter la compétitivité.

Des packaging nouvelle génération sont aujourd'hui de plus en plus utilisés dans de nombreux systèmes sur puce (SOC) dans les serveurs, les applications mobiles, l'industrie et les applications automobiles haut de gamme. Ils impliquent diverses approches pour combiner différents types de puces de semi-conducteurs dans des circuits intégrés afin de réduire les coûts, améliorer l'efficacité énergétique globale et optimiser la dissipation de la chaleur. D'ici 2022, le segment de marché de ce type d'intégration via ce packaging avancé devrait tripler pour atteindre deux millions de plaques produites pour les applications moyennes et hauts de gamme. La complexité croissante des puces, associée au nombre accru de transistors et de circuits, de dimensions de plus en plus faibles, nécessite la multiplication du nombre de connexions au sein des systèmes. Elle encourage l'innovation et les collaborations au sein de la communauté des acteurs majeurs du packaging, qui doit désormais se concentrer sur l'identification de solutions de production rentables et renforcer la bande passante pour les données, nécessaire aux terminaux mobiles, au cloud et aux applications informatiques de pointe.

L'un des procédés standard du packaging avancé consiste à mettre en oeuvre une plaquette de silicium sur laquelle les couches de circuit sont transférées. Le coût de cette option peut atteindre jusqu'à 3 cents/mm2. Grâce à l'accord conclu aujourd'hui, Soitec et l'IME évalueront, au cours des trois prochaines années, l'utilisation de la technologie Smart Cut(TM) sur les plateformes FOWLP et 2.5 TSI. L'ambition est de développer un nouveau processus de transfert de couches et de l'intégrer comme une étape clé des nouvelles générations de packaging. Ainsi, les performances pourront être améliorées, la consommation électrique optimisée et les coûts de production réduits grâce à la réutilisation possible de la plaque de silicium mise en oeuvre dans le transfert. L'IME effectuera des tests pour évaluer la fiabilité et la robustesse de cette nouvelle solution. Quant à Soitec, il déterminera sa viabilité à long terme.

La technologie Smart Cut(TM) utilise l'association de l'implantation d'ions légers et du collage par adhésion moléculaire pour définir et transférer des couches monocristallines ultrafines d'un substrat à un autre. Elle fonctionne comme un scalpel à l'échelle atomique et permet de gérer les couches actives indépendamment du substrat du support mécanique. Les avantages sont multiples. En utilisant des techniques de liaison et de scission à basse température, elle permet notamment de créer, à l'échelle nanométrique, de multiples couches très minces de silicium, exemptes de défauts. Ces couches sont ensuite transférées au-dessus de la connectique des circuits actifs. L'épaisseur de la couche transférée peut être déterminée avec une extrême précision en ajustant l'énergie d'implantation et la technologie du procédé. Les circuits et le package final peuvent ensuite être terminés en utilisant des processus de gravure et de dépôt. Par ailleurs, le substrat donneur peut être recyclé à maintes reprises ; après chaque transfert de couche, la surface de la plaque silicium est repolie à l'identique de l'état initial et le substrat peut être réutilisé.

En tant qu'institut de recherche majeur, l'IME rassemble la chaîne logistique mondiale des semi-conducteurs, comprenant des clients fabless , des fonderies, des OSAT ( Outsourced Semiconductor Assembly and Test ), des fournisseurs d'EDA ( Electronic Design Automation ), des fabricants d'équipements et des développeurs de matériaux, afin de présenter des solutions de packaging innovantes pour la 5G, l'IoT et les applications automobiles. Avec ce nouveau partenariat, l'IME fournira une expertise de pointe en matière de circuits intégrés dans plusieurs domaines : définition, modélisation, conception, intégration des processus, évaluation de la fiabilité et analyse des défaillances. L'IME exécutera le développement des nouvelles solutions de packaging de circuits dans sa ligne pilote 300mm 2.5D/3DIC, entièrement fonctionnelle et à la pointe de la technologie. Les compétences et le savoir-faire de l'IME concernant des modules complets, pour la technologie FOWLP et la 2.5D TSI les plus avancées, raccourciront les cycles de développement et aboutiront à des solutions d'approvisionnement rentables utilisant la technologie Smart Cut(TM). Tout au long du partenariat, Soitec déploiera des moyens importants en termes d'outils et d'experts en R&D et opèrera depuis son site de fabrication de Pasir Ris à Singapour.

"Les générations avancées de packaging constituent une évolution majeure sur le marché des semi-conducteurs à forte valeur ajoutée. Nous sommes ravis de collaborer avec Soitec pour développer des solutions de circuits intégrés qui contribueront à la croissance dynamique de ce segment à fort potentiel à Singapour et dans le monde," a déclaré Professor Dim-Lee Kwong, Covering Executive Director, IME.

"Soitec et IME sont persuadés que la technologie Smart Cut(TM) apportera des résultats exceptionnels et révolutionnera le process de transfert de couches 2.5D/3D," estime Christophe Maleville, CTO de Soitec. "Cette collaboration stratégique permettra non seulement de développer une nouvelle application pour la technologie Smart Cut(TM), adaptée aux nouvelles générations de packaging, mais également d'ouvrir un nouveau marché pour Soitec, allant au-delà de la fabrication de substrats avancés."