Nederland moet voor advanced packaging Europese samenwerking zoeken

Het Chip Integration Technology Center startte twee jaar geleden met lead klanten Ampleon, Nexperia en NXP. Inmiddels is CITC bezig materiaalleveranciers te interesseren in zijn ontwikkelprogramma’s. In een volgende fase richt het centrum zich op leveranciers van backend assemblageapparatuur.

René Raaijmakers
21 september

Amper opgericht, kreeg het Chip Integration Technology Center (CITC) in Nijmegen corona voor zijn kiezen. Niet handig voor een organisatie die het vooral moet hebben van kennis uit haar netwerk. Het ontwikkelwerk gebeurt immers niet alleen in het lab in de oudste stad van Nederland maar bijvoorbeeld ook bij de radarspecialisten van TNO in Rijswijk, TNO-Holst in Eindhoven en de talloze labs van klanten. Die laatste zijn overigens vaak op loopafstand te vinden, bij Ampleon, EPR, Nexperia, NXP, PinkRF en Sencio op de Novio Tech Campus. Intussen werkt CITC samen met een paar dozijn partners en lopen er vier programmalijnen: high power, RF, additively manufactured packages en integrated photonics. Tijd om bij te praten met Barry Peet, sinds de start general manager bij CITC.

‘De backend is niet los te zien van die semicon-waardeketen’, aldus Barry Peet, general manager bij CITC.

Wat doet een kersvers ontwikkelcentrum op een terrein waar gevestigde – vooral Aziatische – partijen al decennialang de dienst uitmaken en waar China, Korea en de Filipijnen het leeuwendeel van ’s werelds verpakkingsactiviteiten doen? Bij elkaar zetten de spelers in outsourced assembly and test (osats) zo’n 50 tot 60 miljard dollar om, afhankelijk van welke marktanalist je spreekt.

Peet wijst om te beginnen op de oorsprong. De noodzaak voor backend-ontwikkeling werd duidelijk toen hij als directeur van het netwerk Business Cluster Semiconductors (nu Holland Semiconductors) aan zijn leden vroeg naar hun technologie- en kennisbehoeftes. ‘We kwamen al heel snel uit op de backend. Chips verpakken gebeurt grotendeels in Azië, maar juist Europese bedrijven hebben behoefte aan nieuwe technologie rondom integratie en packaging.’

Wat is jullie focus?

‘In de keten van halfgeleiderfabricage verschuift de waarde steeds meer naar de backend. In Europa gaat daarbij de aandacht uit naar specifieke technologie voor bijvoorbeeld high power en hoge frequenties. De energietransitie vraagt om chips die hoge stroomdichtheden aankunnen. CITC richt zich op de verpakkingsproblematiek die dat met zich meebrengt.’

‘De backend is niet los te zien van die semicon-waardeketen. Eindklanten, idm’s als Ampleon en NXP, hebben er behoefte aan. Daarnaast spelen materiaalleveranciers en machinebouwers een grote rol bij de ontwikkeling van oplossingen. In Nederland is er een grote sterkte als je kijkt naar semicon-equipment. De kennis en ervaring opgebouwd in het hightech ecosysteem rond ASML op het gebied van supernauwkeurig positioneren moeten wij gaan inzetten voor de backend die nu sterk aan het groeien is. Daar speelt nauwkeurigheid een steeds grotere rol.’

Kun je een voorbeeld noemen?

‘Chips voor elektrische omzetting. In het powerdomein zijn omzetters voor elektrische voertuigen, windmolens en zonneparken nodig. Nexperia levert daar chips voor, maar ook communicatie-infrastructuur heeft er behoefte aan. Zo moeten Ampleons rf-chips voor basisstations hoge stromen aankunnen. Als je alles gaat elektrificeren, dan moet je die stromen kunnen aansturen en controleren. De hele energietransitie is afhankelijk van high-power chips die dat mogelijk maken. In dat domein werken we aan de juiste materiaalkeuzes. Je wilt daarvoor niet-giftige, loodvrije materialen inzetten.’

Jullie hebben de ambitie om de Imec van de backend te worden. Jullie zijn gestart met de idm’s Ampleon, Nexperia en NXP en praten nu met materiaalleveranciers. Wat is de status daarvan?

‘De gesprekken om materiaalleveranciers te betrekken, zijn in een vergevorderd stadium. We zoeken partners, geen leveranciers. We willen met materiaalspecialisten in ontwikkelprogramma’s naar echte oplossingen zoeken. Door Covid en doordat de meeste materiaalleveranciers niet uit Nederland en zelfs niet uit Europa komen, duurt het wat langer. Er is veel te doen. In het hoogfrequente domein boven de 100 GHz zijn veel materialen bijvoorbeeld nog niet gekarakteriseerd.’

‘Instappen in CITC betekent dat leveranciers wel openheid moeten durven geven, kennis moeten delen en bereid moeten zijn om mee te investeren in ontwikkeling. Daar krijgen ze veel voor terug. In een gewone klant-leverancierrelatie sturen afnemers hun materialen zonder opgaaf van reden terug als het niet werkt. Als ze met ons in zee gaan, krijgen ze inhoudelijke feedback om hun producten te verbeteren.’

Waarom is fotonica een apart thema?

‘Vanaf de start werken we aan packaging voor fotonicacomponenten. Daarbij werken we samen met Photondelta. De elektronicawereld en die van de fotonica verschillen nogal. De volumes en uitdagingen zijn anders. De Nederlandse kennis en ervaring over het verpakken van chips moeten we inzetten om een versnelling te creëren in de fotonica.’

‘Wij zijn een goede partij, maar opboksen tegen Azië en de VS kunnen we niet als Nederland alleen.’

‘We werken binnen het consortium Podium met Phix, Tegema en PI aan het actief uitrichten van optische fibers in verpakkingen. Het Duitse PI brengt positioneertechnologie in en Tegema (binnenkort Etteplan, RR) ontwikkelt de microassemblagemachines. Phix heeft de rol van osat, de fabriek waar klanten hun optische packages kunnen laten samenstellen. Anders dan bij elektronische chips gaat het in optisch verbinden vaak om actief uitlijnen. Je richt daarbij fibers uit terwijl het licht erdoorheen gaat en je met een feedbackloop op de juiste positie uitkomt. Alleen zo is de uitlijning nauwkeurig genoeg. De grote uitdaging is snelheid. Tien seconden per chip is te lang.’

Nederland doet mee aan een nieuw Europees onderzoeksprogramma op het gebied van micro-elektronica, waarvoor forse bedragen (de zogenaamde IPCEI-gelden) worden ingezet om specifieke achterstanden in te halen. Waar moeten de prioriteiten liggen?

‘Wij zijn heel actief betrokken bij IPCEI. Voor de backend zie ik twee richtingen. Eén is fotonica, een heel nieuw domein met nieuwe uitdagingen waarbij Nederland goed voorgesorteerd staat. Met de kennis bij machinebouwers en idm’s kunnen we de fotonica een slinger geven in de backend. Nederland zal niet snel groot worden in het 3D-stacken van chiplets; wij moeten inzetten op specifieke domeinen zoals het hoogfrequente en het hoogvermogendomein.’

Intussen levert het Nederlandse Besi wel de belangrijkste machines voor hybrid bonding aan TSMC en Intel. Die laatste partijen investeren momenteel miljarden in advanced packaging-technologie. Besi heeft op dat gebied met Applied Materials een ontwikkelcentrum in Singapore. Kan Nederland daar met zijn precisietechnologische kennis een grotere rol spelen?

‘Wij zijn een goede partij, maar opboksen tegen Azië en de VS kunnen we niet als Nederland alleen. Daar zullen we meer moeten samenwerken in Europees verband. Met een IPCEI-programma zou dat bijvoorbeeld kunnen. In ons land zitten kleine gespecialiseerde OSAT’s zoals Sencio in Nijmegen en Phix in Enschede. De Aziatische osats ASE en Amkor doen in Azië de grote volumes. Maar wij zouden voor specifieke gebieden kunnen inzetten op wafer-level packaging of andere hele specifieke packaging- en integratiedomeinen. Een advanced packaging-fab in Europa of misschien wel in Nederland. Ten slotte zet Bosch voor powerchips momenteel ook een 300-millimeter-waferfab op in Dresden.’