Innovaatio mikroelektroniikassa: Keskity ympäristöystävällisiin teknologioihin!

Innovaatio mikroelektroniikassa: Keskity ympäristöystävällisiin teknologioihin!

Nykyiselle mikroelektroniikan kehitykselle on ominaista innovatiiviset lähestymistavat, jotka yhdistävät sekä teknisen edistyksen että ympäristöystävällisemmät valmistusprosessit. Esimerkki tällaisesta uraauurtavasta roolista on Ilmenaun teknillisen yliopiston tutkimusaloite, jota johtaa tri Ulrike Brokmann ja tri Christoph Weigel seisoo. Aloitteen tavoitteena on vähentää ympäristölle haitallisia kemikaaleja mikroelektroniikassa, erityisesti fluoria sisältävissä ja ilmastoa haitallisissa prosessiteknologioissa. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia kehittää reaktiivisia ionisyövytysprosesseja, jotka ovat ratkaisevan tärkeitä mikrosirun tuotannossa ( uni-heute.de ).

Tämän tutkimustyön painopiste on haitallisten päästöjen tehokas käsittely ja vaihtoehtoisten materiaalien, kuten lasin, käyttö, joita mikroelektroniikassa toistaiseksi on käytetty vähän. Painopiste on silikaattilasien ja lasikeramiikan tarkassa käsittelyssä, jolla pyritään välttämään haitallisia prosessikaasuja. Nämä toimet eivät liity pelkästään mikroelektroniikkaan, vaan niillä on myös kauaskantoisia vaikutuksia digitaalisten teknologioiden kestävyyteen yleensä. Digitaalisilla innovaatioilla voidaan säästää jopa 34 prosenttia kasvihuonekaasupäästöistä vuoteen 2030 mennessä ( elektronikforschung.de ).

Haasteita haketuotannossa

Tutkijat ja insinöörit kohtaavat merkittäviä haasteita mikrosirujen tuotantoprosessissa. Erityisen riskialtis vaihe on etsaus kiekon läpi; Rakenteet on leikattava vapaaksi, jotta anturit toimivat oikein. Tämä edellyttää rakenteiden värähtelykykyä, mikä aiheuttaa teknisiä vaikeuksia. Aggressiivisten etsausmenetelmien, kuten SF6 Bosch -etsausprosessin, käyttöä täydentää usein XeF2-etsausprosessin hellävarainen tekniikka. Jälkimmäisellä on se etu, että se pystyy käsittelemään herkkiä rakenteita ilman merkittävää energiankulutusta ( tu-ilmanau.de ).

Mikro- ja nanoteknologiakeskuksen alustavat testit johtivat prosessin siirtoon Schwarzwaldin Hahn-Schickardille. Viimeinen vaihe mikrosirun viimeistelyssä tapahtui Skotlannissa järjestelmävalmistaja memsstarilla. Lopulta asiakas Endress+Hauser hyötyi uudesta kehitystyöstä, joka luokiteltiin riskiprojektiksi. Äskettäin kehitettyjen antureiden testaus kesti noin kolme vuotta, ja onnistumismahdollisuudet riippuvat muutamasta sekunnista. Nämä anturit täyttävät asiakkaan erityisvaatimukset ja edustavat siksi ainutlaatuista kehitystä, koska vastaavia magnetometrejä ei ole olemassa.

Kestävyys mikroelektroniikassa

Mikroelektroniikan kestävien ratkaisujen kiireellisyyttä ei tunnista vain Ilmenaun tutkijat, vaan myös laajemmin. Tieto- ja viestintätekniikka vastasi 3,7 prosentista maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä vuonna 2019. Samaan aikaan tutkimus osoittaa, että tämän alan energiankulutus kasvoi 9 prosenttia vuodessa vuosina 2015–2020. Innovatiiviset lähestymistavat viestintätekniikan ja tehoelektroniikan parantamiseen ovat siksi ratkaisevan tärkeitä energiantarpeen vähentämiseksi ja järjestelmien kestävyyden varmistamiseksi ( elektronikforschung.de ).

Aloitteet, kuten GreenICT@FMD-osaamiskeskus Saksassa, edistävät tutkimustulosten siirtämistä ympäristöystävällisiin ICT-järjestelmiin. Tässä yhteydessä myös resursseja säästävien tietojenkäsittelymenetelmien kehittäminen korostuu keskeisenä tieto- ja viestintätekniikan tulevaisuuden kannalta. Lopuksi tutkimuksen ja liiketoiminnan välinen yhteys tunnistetaan avaimeksi innovatiivisiin, kestäviin ratkaisuihin.

Kaikki tämä korostaa Saksan kaltaisten maiden ja Euroopan aloitteiden tärkeää roolia vihreän ICT:n teknologisen suvereniteetin yhteydessä. Nähtäväksi jää, mitä ratkaisuja TU Ilmenaun pitkälle kehitetty mikroelektroniikan tutkimus tuottaa pitkällä aikavälillä. Siitä huolimatta on jo selvää, että kestävyyteen keskittyminen ei hyödytä vain ympäristöä, vaan sillä on myös potentiaalia muuttaa koko alaa.