Fraunhofer IPMS zeigt auf der SEMICON Europa 2026 neue Wege für die Chipfertigung

Vom 10. bis 13. November 2026 wird München zum Treffpunkt der europäischen Halbleiterbranche. Auf der SEMICON Europa zeigt das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS, wie künftige Chips gebaut werden können: kleiner, sparsamer und aus vielen spezialisierten Bausteinen zusammengesetzt. Die Dresdner Forscher bringen Chiplets, integrierte Photonik und neuartige Speicher mit. Hinter den Exponaten steht ein klares Ziel. Europa soll bei der Mikroelektronik weniger abhängig werden und eigene Fertigungswege von der Forschung bis zur industriellen Erprobung anbieten.

Was das Fraunhofer IPMS in München zeigt

Das Institut stellt auf der Messe in Halle B1 am Gemeinschaftsstand mit Silicon Saxony aus, Standnummer B1 221. Im Mittelpunkt stehen aktuelle Ergebnisse aus den europäischen Pilotlinien APECS und FAMES. APECS steht für Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems. Die Pilotlinie gehört zur Initiative Chips for Europe im Rahmen des EU Chips Act und wird unter Leitung der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland, kurz FMD, aufgebaut. Weitere europäische Partner sind beteiligt.

Prof. Wenke Weinreich, Institutsleiterin des Fraunhofer IPMS, erklärt den Ansatz so: Künftige Halbleitersysteme werden zunehmend durch das Zusammenspiel spezialisierter Komponenten bestimmt. Entscheidend sei es, Chiplets mit Speicher oder photonischen Funktionen effizient zu integrieren und die Prozesse unter industrienahen Bedingungen zu erproben.

Chiplets statt eines einzigen großen Chips

Ein Prozessor muss heute nicht mehr aus einem einzigen großen Chip bestehen. Stattdessen lassen sich mehrere kleinere Bausteine, sogenannte Chiplets, zu einem System verbinden. Jeder Baustein übernimmt eine Aufgabe, etwa Rechnen, Speichern oder Sensorik, und kann in der Technologie gefertigt werden, die dafür am besten passt. Das spart Kosten und Energie, weil nicht jede Funktion im teuersten und kleinsten Fertigungsprozess hergestellt werden muss.

Das Fraunhofer IPMS arbeitet an zwei Wegen, solche Bausteine eng zusammenzuführen. Der erste Weg ist die 2,5D-Integration. Dabei liegen mehrere Chiplets nebeneinander auf einem sogenannten Interposer, einer hochdichten Verbindungsebene, die wie ein klassischer Chip auf einem Substrat sitzt. Der Interposer ermöglicht kurze elektrische Verbindungswege mit hoher Dichte. Funktionen mit hohem Datenaustausch, etwa Sensoren und Speicher, lassen sich so in separaten Chiplets unterschiedlicher Technologien fertigen. Der Datenaustausch über den Interposer ist dabei mit der Integration auf einem einzelnen Chip vergleichbar. Im Unterschied zur 3D-Integration werden die Komponenten nicht vertikal übereinandergestapelt, sondern nebeneinander angeordnet. Das Institut entwickelt dafür Prozess- und Integrationstechnologien auf 200-mm- und 300-mm-Wafern.

Quasi-monolithische Integration als erster Meilenstein

Der zweite Weg heißt quasi-monolithische Integration, kurz QMI. Dabei werden Chiplets in speziell strukturierte Aussparungen eines Siliziumwafers, sogenannte Pockets, eingebettet. Anschließend wird die Oberfläche planarisiert, also eingeebnet, und für die nachfolgende Verdrahtung auf Waferebene vorbereitet. Im Rahmen der APECS-Pilotlinie hat das Fraunhofer IPMS nach eigenen Angaben erstmals gezeigt, dass sich Chiplets auf diese Weise in einen Siliziumwafer integrieren lassen. Damit wurde ein erster kritischer Meilenstein der QMI-Roadmap erreicht.

Der Ansatz verbindet die Modularität von Chiplet-Systemen mit der hohen Integrationsdichte waferbasierter Fertigung. Unterschiedliche Chipkomponenten können dadurch in einem gemeinsamen Fertigungsprozess zusammengeführt werden. Für Unternehmen ist das interessant, weil sie so eigene Systementwürfe schneller und mit weniger Risiko in Hardware umsetzen können.

Licht auf dem Chip: integrierte Photonik

Ob Sensorik, Datenverarbeitung oder Quantentechnologien: Integrierte Photonik schafft die Grundlage für kompakte und leistungsfähige Systeme. Das Fraunhofer IPMS entwickelt elektrooptische Bauelemente und zugehörige CMOS-kompatible Fertigungstechnologien auf 200-mm- und 300-mm-Wafern. Eine zentrale Technologiebasis ist dabei die Siliziumnitrid-Wellenleiterplattform, kurz SiN, die für beide Wafergrößen zur Verfügung steht.

Die Plattform zeichnet sich durch sehr geringe optische Verluste über ein breites Wellenlängenspektrum aus, vom sichtbaren bis in den mittleren Infrarotbereich. Dadurch lassen sich komplexe photonische Schaltkreise realisieren. Die Plattform bildet die Grundlage für hochempfindliche photonische Biosensoren sowie für Anwendungen im Bereich Photonic Computing, in Quantentechnologien und bei der hybriden Integration mit aktiven Bauelementen. Elektronische und optische Funktionalitäten werden auf Waferebene integriert, sodass die Bauelemente kosteneffizient in großen Stückzahlen hergestellt werden können.

Ferroelektrische Speicher für sparsames Edge-Computing

Ein weiterer Schwerpunkt sind ferroelektrische Speicher auf Basis von Hafniumoxid. Aufbauend auf langjährigen Forschungsprogrammen stellt das Fraunhofer IPMS im Rahmen seines Pilotlinienangebots nichtflüchtige FRAM- und FeFET-Technologien bereit, einschließlich Referenzdesigns für eingebettete Datenspeicher und KI-Beschleunigerschaltungen. Im Fokus stehen die Weiterentwicklung der Bauelemente und Prozessmodule sowie deren Integration in etablierte Halbleiterfertigungsprozesse.

Die Speicher arbeiten mit Betriebsspannungen von unter einem Volt und ermöglichen Schaltzeiten im Nanosekundenbereich. Sie verbinden die nichtflüchtige Speicherung von Informationen, also Daten, die auch ohne Strom erhalten bleiben, mit hoher Zyklenfestigkeit und Zuverlässigkeit. Speziell entwickelte ferroelektrische Schichtstapel des Fraunhofer IPMS tragen dazu bei, die Leistungsfähigkeit und Stabilität der Bauelemente auch unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen, etwa bei erhöhten Temperaturen, sicherzustellen.

Warum die Messe für Europa wichtig ist

Die Arbeiten verdeutlichen die Bandbreite der am Fraunhofer IPMS verfügbaren Technologie- und Fertigungskompetenzen: von der Entwicklung neuer Materialien und Bauelemente über Fertigungsprozesse auf 200-mm- und 300-mm-Wafern bis zur Integration komplexer heterogener Systeme. Prof. Weinreich betont, dass neue Technologien für eine wettbewerbsfähige Mikroelektronik in Europa den Weg aus der Forschung in die Anwendung finden müssen. Entscheidend seien dafür verlässliche Prozessketten und Möglichkeiten zur industrienahen Erprobung.

Auf der SEMICON Europa 2026 bündelt das Fraunhofer IPMS seine Kompetenzen mit den Partnern CEASAX und der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland. Gemeinsam decken die Partner die gesamte Wertschöpfungskette ab: von der angewandten Forschung über die Pilotfertigung bis zur Skalierung industrieller Prozesse. Diese Kooperation soll es Kunden ermöglichen, Innovationszyklen zu verkürzen und neue Technologien schneller in die Serienproduktion zu überführen.

Was als Nächstes passiert

Die SEMICON Europa 2026 läuft vom 10. bis 13. November in München. Für die europäische Chipindustrie ist sie mehr als eine Fachmesse: Sie ist ein Prüfstein dafür, ob die mit dem EU Chips Act angestoßenen Pilotlinien wie APECS und FAMES tatsächlich Unternehmen erreichen und neue Produkte ermöglichen. Ob Chiplets, Photonik oder ferroelektrische Speicher den Weg in Serienprodukte finden, wird sich in den kommenden Jahren zeigen. Die Messe in München ist ein erster, gut sichtbarer Schritt.

Häufig gestellte Fragen

Wann und wo findet die SEMICON Europa 2026 statt?

Die SEMICON Europa 2026 findet vom 10. bis 13. November 2026 in München statt. Das Fraunhofer IPMS ist in Halle B1 am Gemeinschaftsstand mit Silicon Saxony vertreten, Standnummer B1 221.

Was ist die APECS-Pilotlinie?

APECS steht für Advanced Packaging and Heterogeneous Integration for Electronic Components and Systems. Die europäische Pilotlinie gehört zur Initiative Chips for Europe im Rahmen des EU Chips Act und wird unter Leitung der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland aufgebaut. Ziel ist es, Unternehmen einen industrienahen Zugang zu Technologien für Advanced Packaging und heterogene Integration zu geben.

Was sind Chiplets und warum sind sie wichtig?

Chiplets sind kleine, spezialisierte Chipbausteine, die zu einem System verbunden werden. Statt einen Prozessor aus einem einzigen großen Chip zu fertigen, übernimmt jeder Baustein eine Aufgabe und wird in der Technologie hergestellt, die dafür am besten passt. Das spart Kosten und Energie und macht Systeme flexibler.