Zusammen mit GLOBALFOUNDRIES Dresden hat das Fraunhofer IZM erfolgreich das Forschungsprojekt NOCRACK abgeschlossen. Das Projekt befasste sich mit Untersuchungen zu Wechselwirkungen zwischen Vergrößerung der Chipfläche, Einsatz neuer, mechanisch empfindlicher Isoliermaterialien sowie bleifreier Kontaktverbindungen. Ein weiterer Aspekt waren erste Untersuchungen zur dreidimensionalen Integration von Chips unterschiedlicher Funktionalität. Diese Integration ermöglicht eine höhere Packungsdichte und kann wesentlich zur Optimierung der Zuverlässigkeit beitragen. Dem Forschungsteam gelang eine deutliche Steigerung der Leistungsfähigkeit sowie eine weitere Erhöhung der Lebensdauer der Chips.

GLOBALFOUNDRIES arbeitete in diesem Forschungsvorhaben neben dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM auch eng mit der Fraunhofer-Einrichtung für Elektronische Nanosysteme ENAS zusammen. Das Fraunhofer IZM entwickelte als Demonstrator und wichtige Ausgangsbasis für weitere Arbeiten zur Erhöhung der Packungsdichte einen siliziumbasierten Verdrahtungsträger (Interposer) mit elektrischen Durchkontaktierungen und Flip-Chip-montierten Prozessor- und Halbleiterkomponenten. Hierbei brachten die Experten des Fraunhofer IZM eine Kupferdurchkontaktierung (Cu-Through-Silicon-Via-Technologie) zum Einsatz und realisierten damit einen Mehrlagen-Silicon-Interposer mit Kupfer-Through Silicon Vias. Dieser Interposer wurde in einem anwendungspezifizierten System-in-Package eingesetzt und erfolgreich erprobt.

Die Ergebnisse von NOCRACK fließen in das Design neuer Produkte ein und tragen wesentlich zur Erhöhung der Lebensdauer sowie zur Steigerung der Leistungsfähigkeit durch höhere Taktfrequenzen und größere Effizienz bei. Die Ergebnisse werden in der Halbleiterindustrie Anwendung finden und auch Ausgangsbasis für weitere Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet sein.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützte dieses dreijährige Forschungsprojekt im Rahmen der Hightech Strategie mit rund 5 Millionen Euro. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologien sind breit gefächert und tragen maßgeblich zum Ausbau weiterer innovativer Branchen bei.