Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR
Die Anforderungen an zukünftige elektronische Systeme steigen kontinuierlich: Höhere Frequenzen, steigende Integrationsdichten und neue Anwendungen in Kommunikation, Sensorik und Automatisierung erfordern neue Ansätze für die Entwicklung und Fertigung mikroelektronischer Systeme. Mit der europäischen Pilotlinie APECS wird deshalb eine europaweite Innovationsplattform für Advanced Packaging und heterogene Integration aufgebaut, die den Transfer von Forschung in industrielle Anwendungen beschleunigen und die technologische Souveränität Europas stärken soll.
Europäische Pilotlinie für heterogene Integration
APECS schafft eine offene Infrastruktur für die Entwicklung und pilotnahe Fertigung zukünftiger elektronischer Systeme. Im Fokus stehen Chiplet-Technologien, Heterointegration und der System-Technology-Co-Optimization ‑Ansatz (STCO), bei dem Systemdesign und Fertigung gemeinsam optimiert werden. Ziel ist es, leistungsfähige und vertrauenswürdige Systeme schneller in industrielle Anwendungen zu überführen. Die Pilotlinie adressiert insbesondere KMU, Start-ups und industrielle Anwender, die von modernen Fertigungsprozessen, standardisierten Integrationsplattformen und verkürzten Entwicklungszyklen profitieren. APECS festigt europäische Lieferketten und unterstützt den Ausbau einer zukunftssicheren Mikroelektronikfertigung.
Beitrag des Fraunhofer FHR: Hochfrequenz‑Exzellenz für die nächste Generation elektronischer Systeme
Das Fraunhofer FHR bringt seine Expertise in Hochfrequenztechnik, Radar- und Mikrowellensystemen in die Pilotlinie ein. Im Mittelpunkt stehen die Entwicklung und Charakterisierung von Hochfrequenz-Mikrowellen- und Millimeterwellen-Schaltungen (MMICs), integrierten Antennenstrukturen sowie Komponenten bis in den Terahertz-Bereich (0,1 – 1,1 THz).
Neben der Entwicklung elektronischer Schaltungen verantwortet das Fraunhofer FHR auch die Entwicklung und Validierung von Schnittstellen und Modulen zur effizienten Kopplung unterschiedlicher Halbleitertechnologien. Hierfür werden 3D-elektromagnetische Simulationsverfahren eingesetzt, um Antennen, Übergänge und Verbindungselemente präzise zu modellieren und in zukünftige Design-Kits einzubinden. Darüber hinaus stellt das FHR Kalibrierkonzepte und Messmethoden bereit, die eine zuverlässige Charakterisierung bis in höchste Frequenzbereiche ermöglichen. Damit wird die nahtlose Integration von Radarsensorik, Hochfrequenzkommunikation und heterogener Systemtechnik entlang der gesamten Wertschöpfungskette unterstützt.
Neue HF‑Designmethoden: Schlüsseltechnologien für skalierbare Integrationsplattformen
Wesentliche Fortschritte wurden bei der Modellierung und Charakterisierung hochfrequenter Übergänge zwischen Chip, Glas‑Interposer und Package erzielt. Neue Stack‑up‑Modelle, Kalibrier‑ und De‑Embedding‑Strukturen sowie interpretierbare Ersatzschaltbilder ermöglichen eine präzise Analyse komplexer Schnittstellen. Diese Methoden bilden die Grundlage für skalierbare Integrationskonzepte und zukünftige Packaging‑Lösungen.
Der D‑Band‑Demonstrator des Fraunhofer FHR
Ein zentrales Projektergebnis ist ein heterogen integrierter Radar‑Demonstrator im Bereich 120–150 GHz. Das Modul kombiniert einen SiGe‑BiCMOS‑Radarchiplet mit einem RF‑Glas‑Interposer und integrierten Antennen. Flexible Polymer‑Substrate eröffnen neue Anwendungen, etwa die Montage synchronisierter Radarmodule auf gekrümmten Oberflächen für künftige 6G‑Kommunikations‑ und Sensorsysteme. Kalibrier‑ und Teststrukturen ermöglichen die präzise Charakterisierung der Übergänge und liefern Daten für zukünftige Industriestandard‑Design‑Kits.
Starke europäische Allianz und strategische Förderung
APECS wird von der Fraunhofer‑Gesellschaft koordiniert und innerhalb der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) umgesetzt. Beteiligt sind zahlreiche europäische Forschungsorganisationen. Die Förderung erfolgt durch das EU Chips Joint Undertaking sowie nationale Fördergeber. Das Land NRW unterstützt das Vorhaben über EFRE‑Mittel. Die Gesamtfördersumme beträgt 2.469.937,46 €.
