欧洲依赖RTO合作的FAMES

2026-02-06 EETimes

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当欧洲委员会（EC）谈到半导体主权时，它并不意味着建立一个能做一切的大型工厂。相反，EC正在押注于一种分布式模型：由研究和技术组织（RTOs）运营的紧密联系的试点线，每个组织贡献专门的工艺模块，行业可以早期访问。

根据CEA-Leti的半导体工厂部门负责人Anne Roule的说法，欧洲RTOs之间的合作并非新事物。已经存在一些机制，特别是在晶圆加工、洁净室操作和共享制造方法方面。例如，她的组织可能会将晶圆发送到另一个研究所，如imec，以执行某些技术模块，然后返回或传递给另一个合作伙伴。她还指出，合作有时发生在设计层面，RTOs共同为设备或工艺开发做出贡献，而不一定交换晶圆。

FAMES建立在这种合作方法之上。作为欧洲半导体战略下资助的五个Chips联合倡议试点线之一，它针对五个技术支柱——先进的FD-SOI节点、嵌入式非易失性存储器、射频无源器件、3D集成和集成电源管理——这些技术一起能够实现新的芯片架构，涵盖边缘AI、通信、汽车，甚至NewSpace和低温电子学。

为了确保这些技术不会在实验室停留太久，FAMES采用了开放访问政策，根据CEA-Leti的FAMES试点线开放访问主席Susana Bonnetier的说法，这是该项目的定义特征之一。“每年，我们都会发布一个开放请求，”她说。“我们告诉用户哪些技术已经就绪，他们可以通过多项目晶圆、演示结果或定制项目来访问它们。”

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作为FAMES试点线项目的协调员和主办地，CEA-Leti领导了项目的共同工作。它也是FD-SOI先进节点、嵌入式非易失性存储器、射频无源元件、3D技术和可持续性活动的主要开发者和整合者。其他RTOs以利用其优势的方式作出贡献。

在FAMES中，该工作与FD-SOI的低功耗特性相辅相成，使电源输送不再是主要的低效率。

Tyndall国家研究所贡献了拼图中不太显眼但日益关键的一部分：集成电源管理。Bonnetier解释说，“Tyndall的专业领域是电源管理组件，即硅上的电感器、变压器和PMIC，”“他们可以在芯片本身附近制造和集成电感器和变压器，这样就可以高效控制电源。”

Cian O’Mathuna，Tyndall的电源电子学研究负责人，用直白的语言描述了挑战。“如果你看看当今高性能计算和AI处理器，所有的电源都是从电路板横向进入的，并且有巨大的损失，”他说。

Tyndall的方法是将磁性元件直接放在硅上，用密集的微型集成磁性阵列取代笨重的外部电感器。“磁性元件消失在硅上，”O’Mathuna说。“这就是我们认为在这些电流密度下解决电源问题的方式。”

VTT主要在射频和后端线记忆技术方面作出贡献，特别关注未来5G和6G频段的射频滤波器。“在更高频率下，不同频段之间有紧密的间距——信号从一个频段泄漏到另一个频段是一个大挑战，”VTT的项目经理Karl-Magnus Persson说。“为了可靠通信，你需要非常窄、非常尖锐的滤波器，具有低信号衰减。”

VTT正在开发使用氮化铝钪的射频滤波器，这种材料允许对共振频率进行精确控制。通过严格控制层厚和成分，Persson表示，VTT可以针对大约7到15 GHz之间的特定频段，具有干净的边缘。

这些滤波器自然地与FD-SOI相结合，后者已经非常适合射频应用。“FD-SOI允许高效的高频操作，并且可以与并行开发的3D集成无源元件组装成完整的前端系统，”Persson说。“这些技术一起创造了通信系统的差异化解决方案。”

另一项射频贡献来自硅奥地利实验室（SAL），它是FAMES的主办地之一。Bonnetier强调了其在缩小射频环形器方面的角色——这是射频系统中的标准功能，但很少与先进节点集成。

“环形器目前存在，但从未以这种程度缩小到这些频段，”Bonnetier说。“SAL带来了环形器的深厚专业知识，这里创新的是将其缩小以适用于FD-SOI和5G/6G应用。”

Jérémy Létang，SAL的高级科学家，表示目标是使环形器与其它射频无源器件兼容，从而实现适合下一代射频通信的紧凑、低损耗射频前端。

Fraunhofer专注于嵌入式非易失性存储器，特别是铁电RAM（FeRAM），集成到FD-SOI的后端线（BEOL）中。“Fraunhofer正在开发基于几种材料系统的新型非易失性存储器，并专门适应FD-SOI技术，”Fraunhofer的副所长Wenke Weinreich说。“目标是为AI加速器启用低功耗的内存内计算概念。”

由于这些存储器靠近逻辑，它们减少了数据移动——这是能源消耗的主要来源。Weinreich指出，将FD-SOI与铁电存储器集成创造出“一种真正适合超低功耗系统的组合，这正是边缘AI所需要的。”

Imec也在多个领域作出贡献，从先进的缩放和记忆概念到可持续性分析。“没有欧洲各地互补能力的结合，这一切都不可能实现，”Imec的技术账户总监Alessio Spessot说。“我们不是重复专业知识，而是将其结合起来。”

Imec的一个独特贡献是其环境“E-score”，这是一种量化单个工艺步骤的水、能源和材料足迹的方法。通过在试点线之间应用相同的指标，Imec旨在在工艺模块级别上使可持续性可测量且可比较。

CEZAMAT-WUT，华沙理工大学的先进材料和技术中心，将在非易失性存储器设备的设计、建模、制造和表征方面作出贡献，特别是OxRAM设备，在内存计算和网络安全领域。

“OxRAM设备非常适合硬件安全应用，因为它们的固有特性提供了生成唯一加密密钥所需的熵，这些密钥几乎不可能复制，”CEZAMAT-WUT的智能半导体系统部门负责人Piotr Wisniewski说。

虽然每个RTO贡献不同的工艺块，但只有当这些块被物理结合时，协作才能奏效。送往各站点的晶圆被装在专用的前开式运输箱（FOSBs）中，并由DHL或FedEx等承运商运输。在晶圆进入另一个洁净室之前，必须通过颗粒和金属残留物的污染检查。“不同的工厂容忍不同的污染水平，”Roule解释道。“所以我们发送所谓的见证晶圆以验证兼容性，这使我们能够对洁净室合作伙伴进行资格认证，并促进晶圆交换。”

这些流动的晶圆被称为“飞行晶圆”——它们不仅携带设备。它们迫使我们统一协议并学习彼此的洁净室操作方式，”Roule说。随着时间的推移，这种最佳实践的交流有助于在欧洲的RTO网络中同质化操作。

对于欧洲来说，FAMES不仅仅是关于一条试点线，而是关于证明一种协作模式。通过在RTO之间共享晶圆、指标和做法，该项目旨在使先进的半导体技术既可获得又具有工业可信度——在它到达工厂之前。