Fraunhofer IPMS desarrolla tecnologías para avanzar hacia una fabricación más sostenible de semiconductores
El aumento de la demanda de microchips está incrementando el impacto ambiental asociado a su fabricación. El proyecto europeo GENESIS, coordinado por CEA-Leti y en el que participa el Instituto Fraunhofer de Microsistemas Fotónicos (IPMS), trabaja en nuevas tecnologías para reducir emisiones, sustituir materiales críticos y mejorar los procesos de reutilización y reciclaje a lo largo del ciclo de vida de los semiconductores.
El Instituto Fraunhofer de Microsistemas Fotónicos (IPMS) participa en el proyecto europeo GENESIS, acrónimo de ‘GENerate in Europe a Sustainable Industry for Semiconductors’, cuyo objetivo es desarrollar hasta 2028 tecnologías destinadas a mejorar la sostenibilidad de la fabricación de microchips. La iniciativa reúne a más de 50 entidades de la industria, la investigación y el ámbito académico de la cadena europea de valor de los semiconductores y está coordinada por CEA-Leti.
El proyecto tiene entre sus principales líneas de trabajo la reducción de emisiones, la sustitución de materias primas críticas y el desarrollo de nuevos procesos de reciclaje. Está financiado por la Unión Europea a través del programa Chips Joint Undertaking, así como por los Estados miembros participantes, entre ellos el Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio de Alemania. Los socios suizos reciben financiación adicional de la Secretaría de Estado de Educación, Investigación e Innovación de Suiza, mientras que las entidades con sede en Sajonia cuentan también con financiación del Estado Libre de Sajonia.
Reducción de residuos y emisiones
Además de participar en la gestión, el cumplimiento normativo y la consolidación del proyecto, cuatro de los seis paquetes de trabajo existentes tienen carácter científico y se centran en la monitorización y los sensores en tiempo real, los materiales con menor impacto ambiental, la reducción de la dependencia de materias primas críticas y la disminución de residuos y emisiones. Fraunhofer IPMS lidera este último ámbito, en el que participan 25 entidades, y aporta además conocimientos especializados a otros paquetes de trabajo. El Instituto Fraunhofer de Nano Sistemas Electrónicos (ENAS) y el Instituto Fraunhofer de Microsistemas Electrónicos y Tecnologías de Estado Sólido (EMFT), ambos pertenecientes al Grupo Fraunhofer de Microelectrónica, también forman parte de GENESIS.
Una de las líneas de investigación de Fraunhofer IPMS se centra en las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), para las que se estudian materiales y métodos alternativos, así como posibilidades para reducir su utilización. El instituto trabaja asimismo con gases de proceso como el hexafluoruro de azufre (SF₆) y el trifluoruro de nitrógeno (NF₃), cuyo potencial de calentamiento global es superior al del dióxido de carbono. La investigación contempla la evaluación de mezclas de gases alternativas y la optimización de los sistemas existentes de depuración de gases residuales para reducir las emisiones.
Recuperación y reutilización de materias primas
La reutilización de materiales constituye otra de las áreas de investigación. Fraunhofer IPMS trabaja junto con socios industriales para estudiar el tratamiento y la reutilización de las suspensiones utilizadas en el proceso de planarización químico-mecánica (CMP), empleado para pulir las obleas de semiconductor. Estas suspensiones líquidas están compuestas por agua, productos químicos y partículas abrasivas de tamaño muy reducido. El objetivo es disminuir el consumo de materiales y agua y la generación de residuos, además de recuperar materias primas de valor para reincorporarlas al ciclo de producción.
Ensayos en salas blancas
Las salas blancas de 200 y 300 milímetros de Fraunhofer IPMS permiten probar procesos de fabricación de semiconductores en condiciones próximas a las industriales y analizar su impacto junto con empresas del sector. “Desde una perspectiva técnica, las últimas décadas han supuesto enormes avances en microelectrónica. Ahora también se presta atención a formas de fabricar chips con una menor repercusión ambiental”, señala Julia Osten, responsable de investigación de Fraunhofer IPMS y directora del proyecto GENESIS.
El instituto considera que estas instalaciones pueden contribuir a reducir los riesgos asociados a la incorporación de nuevos procesos y facilitar su aplicación industrial. La investigación también parte de la experiencia adquirida en el proyecto GreenICT, financiado por el Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio de Alemania. “Si podemos contribuir a fabricar los innumerables chips presentes en nuestros dispositivos utilizando menos recursos y reduciendo el impacto ambiental, estaremos generando un valor real para las futuras generaciones”, afirma Osten.
