Többéves Stratégiai Terv és Kutatási Program
1. verzió, 2008
Fordította: Az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet Integrált Mikro/Nanorendszerek Nemzeti technológiai Platform Irodájának megbízásából Borsos István
2008. november 27.
1. oldal a 30-ból
Előszó Ezt a dokumentumot az ENIAC területén működő résztvevők AENEAS egyesülete készítette az ENIAC Közös Vállalkozás nevében. Az ENIAC Stratégiai Kutatási Program, lásd a függeléket, második kiadásával és a 2007. december 20-án kelt 72/2008-as Tanácsi Rendelkezéssel együtt olvasandó, amelyek az ENIAC Közös Vállalkozás szabályait és eljárásait írják le.
2. oldal a 30-ból
Tartalom
Előszó
2
Tartalom
3
A nanoelektronikai környezet
4
Közös Vállalkozás Kutatási Program
5
Tárgykör és fókusz
5
1. Alprogram: Nanoelektronika az egészségben és a wellnessben
6
2. Alprogram: Nanoelektronika a szállításban és a mobilitásban
8
3. Alprogram: Nanoelektronika a biztonságért
12
4. Alprogram: Nanoelektronika az energiáért és környezetért
14
5. Alprogram: Nanoelektronika a kommunikáció számára
18
6. Alprogram: Nanoelektronika az infoszórakoztatás számára
19
7. Alprogram: Nanoelektronikai tervezési módszerek és eszközök
21
8. Alprogram: Nanoelektronikai berendezések és anyagok
24
A terv megvalósítása
27
Prioritások és együttműködések
27
A kiírási folyamat irányelvei
28
Hivatkozások
29
Függelék - ENIAC Stratégiai Kutatási Program 2007
30
3. oldal a 30-ból
A nanoelektronikai környezet A nanoelektronika az elektronikai termékek és szolgáltatási újítások hardver teremtőereje az európai ipar fő növekedési piacain. ENIAC, az Európai Nanoelektronikai Technológia Platform 2004-ben indult azzal az általános céllal, hogy garantálja Európa számára a lehető legkorábbi hozzáférést a legmodernebb integrált alkatrészekhez és a csúcstechnikai termékek és szolgáltatások alkalmazásához szükséges tervezési szaktudáshoz, megerősítve ezáltal Európa meglevő ipari erősségeit és biztosítva azt, hogy a szellemi tulajdon magja a régióban keletkezik és hasznosul. Az ENIAC Stratégiai Kutató Program (SRA) az ipari, akadémiai és közhivatali szakértők Európát átfogó összehangolt erőfeszítésével állt elő. Vezető európai vállalatok és kutatószervezetek csúcsirányítói jelezték teljes elkötelezettségüket az SRA és az Európai Bizottság által javasolt Közös Nanoelektronikai Technológiai Kezdeményezés által kitűzött ambiciózus célok elérésére. Az ENIAC SRA az a közös burok, amely felöleli a nanoelektronikai kutatások és fejlesztések definiálását és végrehajtását Európában valamennyi szereplő számára (ipar, akadémia és közhivatalok) valamint az összes mechanizmust a közös-magán együttműködést (országos, nemzetközi és EC).
1.
ábra SRA az európai nanoelektronikai K+F ernyője 2.
Az ENIAC SRA második átdolgozott kiadása 2008. november 28-án lett benyújtva Budapesten. A globális és európai tájkép mai és 2020 közötti általános víziójával kezdve a Program definiálják azokat a kritikus társadalmi igényeket és vezető piacokat, amelyeket a nanoelektronika tesz lehetővé. Ezeket az alkalmazásokat azután átfordítjuk és részletezzük azon technológia területek prioritásaivá, amelyekre a nanoelektronika kutatási kihívásai támaszkodnak. A Program az európai ökoszisztéma kritikai értékelésével zárul és javaslatokat terjeszt elő az ENIAC célkitűzéseinek teljes megvalósítására. A tervek szerint a továbbiakban kétévente kerül felülvizsgálatra. Az ENIAC Közös Vállalkozás (JU), amint azt a 72-2007 Tanácsi Rendelkezés 2007. december 20-án jóváhagyta, egy olyan együttműködési modell, amely egyesíteni tudja azokat a közös és magán erőfeszítéseket, amelyek feloldják az ENIAC SRA-ban levő lefelé irányuló kutatási prioritásokat. Előrelátva az ENIAC JU felállítását, az ENIAC-on belül együttműködő fő érintettek egy csoportja létrehozta az AENEAS egyesületet, hogy lehetővé tegyék az európai nanoelektronikai K+F-ben aktívan foglalatoskodó összes ipari és akadémiai érintettek részvételét. A JU és az AENEAS egyesület szabályai és eljárásai és e két testület között várható kölcsönhatásokat részletesen leírják a megfelelő alapító dokumentumok. Az ENIAC JU felállításával egy Többéves Stratégia Terv (MASP) látható előre. Az AENEAS egyesületet bízták meg ennek a MASP-nak a megfogalmazásával, amely felvázolja a JU stratégiáját és tervét, ahogy az az idő folyamán fejlődik a kutatási prioritások és az érintettek elkötelezettségének függvényében. A MASP-al összefüggésben az AENEAS szintén javasol egy Éves Munkaprogramot (AWP) amelyre az ENIAC JU alapozza éves projektpályázati kiírásait. A MASP frissítése a terv szerint ugyanolyan gyakorisággal történik, mint az ENIAC SRA-é, vagyis kétévente.
4. oldal a 30-ból
Közös Vállalkozási Kutatási Program Tárgykör és fókusz A JU méretének tervezett lépésenkénti növekedése miatt az ENIAC JU Kutatási Program (RA) az ENIAC SRA-ból kiválasztott lefelé irányuló K+F priorításokból fog állni. Hogy képesek legyünk a JU útiterv várt időtartama konzisztenciájának fenntartására, a MASP-on belüli témaválasztás elsődlegesen a hosszú távú társadalmi igények és vezető piacok tengelye mentén fog történni. Az ENIAC-ban azonosított hat társadalmi szegmens az Egészség és Wellness, a Szállítás és Mobilitás, Biztonság, Energia és Környezet, Kommunikációs és Informatikai szórakoztatás, ami hat alkalmazás-specifikus Alprogramra történő szegmentáláshoz vezet. AZ ENIAC SRA technológiai területeiben felsorol kihívások közül sok leképezhető az ezeken a vezető piacokon levő alkalmazásokra, nevezetesen a More Moore, More than Moore és a Heterogén Integráció témáira. Azonban a Tervezési Módszerek és Eszközök valamint a Berendezések és Anyagok keresztterületek és keresztalkalmazások aspektusai dominálnak. Ezeknek a területeknek a kihívásai csak általános alapmódszerekkel kezelhetők, amelyek az összes ENIAC társadalmi igényt és húzóágazatot szolgálják. Ezért az RA-t két technológiaspecifikus Alprogrammal egészítjük ki, ezzel a szám nyolcra emelkedik. AZ RA kezdeti fázisa nem fedi le azokat a felfelé irányuló K+F prioritásokat, amelyeket az ENIAC SRA a 2013 utáni időszakra határoz meg. Ez magában foglalja a Túl a CMOS-on technológiai területben felsorolt tartalom nagy részét. Ezeket a prioritásokat a reguláris FP7 program jövendő kiírásaiban javasoljuk beépíteni. Az egyes K+F prioritások allokálása az ENIAC SRA is a MASP frissítése során lesz felülvizsgálva.
2. ábra A JU Kutatási Program leképezése az SRA technológiai területekre Fel kell ismerni azonban, hogy közös vonások továbbra is léteznek majd sok a különböző alkalmazásspecifikus Alprogramok alapjául szolgáló technológiában. Az e technológiákon belüli prioritások is lehetnek ugyanazok, az időzítés vagy az igényelt érettségi szint tekintetében meglevő különbségekkel. Hasonló összetettségeket a CATRENE Fehér Könyv (EUREKA klaszterprojekt 4140) határoz meg és térképez fel.
5. oldal a 30-ból
1. Alprogram: Nanoelektronika az egészségért és a wellnessért Piaci szempontok Az európai személyi wellness és egészségi színvonal elérésének megnövekedett igénye és emelkedő költségei lehetőséget kínálnak az e-Health-nek, ami egy általános kifejezés, amely felöleli az Információs és Kommunikációs Technológiák (ICT) alkalmazását az egészségügyi szektor funkcióinak egész körére. Úgy becsülik, hogy az e-Health az EU tagállamok teljes egészségügyi költségvetésének 5%-át fogják kitenni 2010-re. Az orvosi kezelésre valamint a korai diagnosztizálásra és megelőzésre szolgáló berendezések és szolgáltatások egyre növekvő mértékben egyedi elektronikára és szenzorokra fognak épülni, ezzel alacsonyabb költségek mellett jobb hatékonyságot érve el. Ez önmagában egy olyan új piacot fog létrehozni integrált mikroáramkörökre és mikrorendszerekre, amely a következő években várhatóan jelentős mértékben fog növekedni.
Társadalmi igények Európai társadalmunk jobb egészségre és wellnessre irányuló törekvése összetettebb eszközöket és módszereket igényel, hogy a magas várható életszínvonalat elérje egy öregedő népességben. Sok társadalmi haszna van az alkalmazáspecifikus nanoelektronika használatának az egészséggondozásban és a wellnessben. Ez a megelőzés előmozdítása érdekében az orvosok és polgárok rendelkezésére bocsátott hatékony, könnyen használható és olcsó diagnosztikai technikáktól - pl. környezet- és élelmiszerellenőrzésen vagy korai betegségfelderítésen keresztül - az egészséggondozás hatékonyságának növelése érdekében valós időben a klinikai személyzet számára rendelkezésre bocsátott beteg- és terápiaspecifikus eszközökig terjed. A biszenzorokkal, bio-adatelemzéssel és kommunikációs technológiákkal történő távoli betegfelügyelet egy másik nagy lehetőség egy öregedő társadalomban a költségmegtakarításra és az elhúzódó gondozást igénylő betegek orvosi kezelésére.
Technológiai kihívások A mikro/nanotechnológiák hatásos módszereket kínálnak a hozzáadott értékre a jobb személyi egészségre és wellnessre irányuló innovatív megoldásokban a költségek, érzékenység, pontosság, automatizálás és új funkcionalitás tekintetében. Ez vonatkozik az olyan egészséggondozási alkalmazásokra, mint a diagnosztika, gyógyszer-célbajuttatás és minimális behatolású betegségelhárítás, valamint a környezetellenőrzés (víz, levegő, talaj), mezőgazdaság és élelmiszerek. •
A korai diagnosztika és megelőzés lehetővé válik olyan javított bioszenzorokkal, amelyek lehetővé teszik több betegség diagnosztizálását - még mielőtt a szenvedők tünetekre panaszkodnának - biológiai minták (vér, nyál, stb.) és paraméterek (pld. szív és érrendszeri vagy légzési pathológiák) "in vitro" elemzésével vagy "in vivo" felügyeletével. Okosabb és olcsóbb megoldások fogják segíteni ezen eljárások elterjedését az orvosokhoz és a polgárokhoz ("doktor a zsebben"). Hasonló vizsgálatok azonosítják azokat, akik fogékonyak bizonyos betegségekre, lehetővé téve, hogy olyan megelőző programokban vegyenek részt, amelyek a betegség bekövetkezését korán megállapítják.
•
További célzott terápiák lesznek kifejlesztve a terápiáknak képfeldolgozással való egyesítésével, amelyek segítik a specifikusan megbetegedett szövetek gyógyítást vagy megsemmisítését. A valós időben történő egyedi gyógyszerreakció vizsgálata segíteni fogja a terápiaelőírások behangolását és csökkenti a mellékhatásokat. Okos eszközök segítik majd a gyógyulási folyamat felügyeletét is (pl. intelligens impedanciaváltoztató sebtapasz használata a sebgyógyuláshoz). Ugyanilyen módon intelligens automatizált gyógyszer-célbajuttató rendszerek fogják segíteni a terápiák alkalmazását, ott és amikor kell. Meghatározott eljárások, mint például a mély agystimulálás, különösen sokat nyernek a miniatürizálásból és a valós idejű betegspecifikus előírásokból.
•
A korai detektáláson és a célzott gyógyítási eljárásokon keresztül sok terápia behatolásmentessé vagy minimálisan behatolóvá válik, egyidejűleg csökkentve a költségeket és javítva a teljes felgyógyulás esélyeit.
•
A bioszenzorokat és távmonitorozó hálózatokat használó távoli betegfelügyelet kedvezni fog az otthoni terápiáknak, ugyanazokkal a technológiákkal megcélozva a beteg jólétét, a kezelés költségét és az öreg emberek és az elhúzódó orvosi kezelést igénylő betegek felügyeletét.
•
A nanoelektronika forradalmasítja a pótlástant. különösen akkor, amikor az elektronikus funkció betegspecifikus segítséget tud nyújtani, például olyan biobeültetésekkel, amelyek helyreállítják a látást vagy hallást, vagy agyprotézisekkel, amelyek a bénulást szenvedett betegekkel teremtenek kapcsolatot.
6. oldal a 30-ból
•
Végül a nanoelektronika hatalmas párhuzamosítási és teljesítménynövelési potenciálja közvetlenül hasznosul az elemző és kutatólaboratóriumokban azzal, hogy nagyságrendekkel hatékonyabb eszközöket nyújt, és így gyorsabb haladást tesz lehetővé az egészséggondozási eljárásokban és új kémiai vegyületek gyógyszerpotenciáljának hatékonyabb szűrésében a bioelektronikai eszközök használatával.
Azért, hogy érett állapotba hozzuk ezeket az újításokat, amelyek nanoelektronika alapú rendszereket is érintenek, sok technikai kihívással kell foglalkozni. •
A miniatürizált biokémiai szenzorokat javítani kell érzékenység, célra orientáltság és miniatürizálás tekintetében. Ezek a szenzorok, amikor csak lehet a behatolásmentes eljárásokat (például optikai) célozzák meg.
•
A mikro/nanofluid technológiák (pl. labor-a-csipen célra) egy teljes készlet építőelem kifejlesztését (mikroszelepek, elektron-nedvesítés, stb.) igénylik, amelyek esetleg beágyazott reagenseket használnak a csipben, valamint a hozzájuk tartozó tervezési módszereket és szerszámokat.
•
Strukturális és funkcionális nanorészecskéket kell majd kifejleszteni az orvosi képfeldolgozásra, elemzésre, bioérzékelésre, fizikoterápiára és célzott gyógyszer-célbajuttatásra.
•
A diagnosztikához és egészséggondozáshoz (pl. sebészet) alkalmas valós idejű 3 dimenziós képfeldolgozáshoz szükséges képesség olyan képfeldolgozó rendszerek kifejlesztését igényli, amelyek új detektálóanyagokat és eszközöket (megnövelt érzékenységgel és dinamikus méréstartománnyal, alacsonyabb zajjal és több spektrumú nagysebességű működési képességgel), fejlett digitális adatfeldolgozást és tárolást tartalmaznak a képfeldolgozáshoz és elemzéshez.
•
Ultra kis teljesítményű eszközök válnak lehetővé a nanoelektronika élvonalának folyamatos előrehaladásával: ez különösen hasznos lesz a hordozható vezetéknélküli és beültethető rendszerekhez, és belül maradnak azon a maximális hőterhelésen, amelyet a beültetett eszközök róhatnak az emberi testre.
•
A beültetett szenzorok és protézisek tápellátása igényelni fogja vagy távtáplálási technikák (pl. RF), energiagyűjtő megoldások vagy mikro-(bio)fűtőelemcellák kifejlesztését.
•
A különböző technológiák (például Si+műanyag), biokompatibilis és bioellenálló anyagok, felületkémia és a teljes szelet biológia utófeldolgozását követő alacsony hőmérsékletű szelet szintű tokozás heterogén integrálása áttöréseket tesz lehetővé a hordozható/in vitro és beültethető/in vivo alkalmazások irányában azzal, hogy a miniatürizálást a technikai és gazdaságossági határáig tolja. A hatékony és rövidebb tesztelési és minősítési módszerek jelentős fejlesztéseket igényelnek.
•
A rendszerintegrálás különöse nagy kihívás lesz, nem csak azért mert igen különböző technológiákat hoz össze ugyanabban a miniatürizált tokban. Figyelembe kell vennie azt is, hogy az elemzendő anyagból hogyan kell mintát venni és koncentrálni annak érdekében, hogy több nagyságrendnyi különbséget át tudjunk hidalni méretet és koncentrációt illetően (pl. pathogén DNS elemzése több liternyi szennyezett vízben). Dedikált kommunikációs protokollok kifejlesztését is maga után vonhatja a heterogén vezetéknélküli szenzorhálózatokon belül és azok között, amelyeket például kórházakban, laboratóriumokban, országúti/mentős segélynyújtásban, intézményekben és otthoni gondozásban használnak. Végül tartalmazza még specifikus beágyazott szoftverek kifejlesztését.
•
Egy végső technikai kihívás az ilyen nagyon bonyolult heterogén rendszerek megbízhatósága, amelynek majdnem nulla hibaarányt kell elérnie nyers körülmények között a rendszer egész élettartama alatt.
Szervezet Több tekintetben ez a terület kiemelkedő és jelentős lehetőségeket nyit meg. A néhány jól bejáratott piac mellett az új alkalmazások és a kialakuló megoldások rendelkeznek azzal a potenciállal, hogy tömegpiacokká fejlődjenek. Gyors változások várhatóak ezen a területen és rugalmasságra van szükség a prioritások és mérföldkövek meghatározásában, több közepes méretű projektről kell dönteni az alábbi példák mintájára: •
Rendszerek a biológiai paraméterek távfelügyeletére. (80 emberév, 3 év, kezdés 2009-ben)
7. oldal a 30-ból
•
Intelligens gyógyszercélbajuttató rendszerek (120 emberév. 4 év, kezdés 2010-ben)
•
Intelligens protézisek, beleértve a látás- és halláshelyreállító bioimplantokat és az agyi interfaceket (120 emberév, 3 év, kezdés 2010)
•
Orvosi képfeldolgozó rendszerek intelligens terápiához (100 emberév. 3 év, kezdés 2011)
8. oldal a 30-ból
2. Alprogram Nanoelektronika a szállításért és a mobilitásért Piaci szempontok A mobilitás és a biztonság nyilvánvaló társadalmi igények a jövő intelligens útjaival szemben. Miközben az útjaink forgalma tovább növekedik, növekvő igény lesz a biztonságra, kibocsátás-szabályozásra, üzemanyag-takarékosságra és kényelemre. Az autóipar képviseli Európa összes nemzeti termékének 3%át és az EU kormányzata teljes bevételének 8%-át. Az elektronikai alkatrészek elérték egy autó értékének 20%-át (melyből 44% mikroelektronika) és ez a szám a következő öt évben körülbelül 25%-ra növekszik (a mikroelektronika még gyorsabban növekszik 55%-ra). Összességében az autóipari alkatrészek az európai elektronikus alkatrészpiac 19%-át képviselték 2006-ban, stabil 3.5%-os éves növekedéssel. A nanoelektronika szintén lényegesen hozzá fog járulni az összes többi szállítási mód (légi, vasúti és vízi) integrálásához, amelyek a tervek szerint az áruszállítás legnagyobb részét fogják alkotni és jelentősen hozzájárulnak az utasszállításhoz is 2020-ra.
Társadalmi haszon Az európai szállítási rendszer Európa gazdasági és társadalmi boldogulásának fő eleme. Kulcsszerepet tölt be az emberek és javak szállításában helyi, regionális, országos, európai és nemzetközi viszonylatban. Másrészről nagy gond az energiafogyasztás és a sebesülések. Európában az országúti szállítás egymagában az ásványi üzemanyag-fogyasztás 21%-át és az olajfogyasztás 60%-át teszi ki. Óránként 5 halálos baleset történik és az úti balesetek a 45 év alatti korcsoporton belüli elhalálozások fő okai. A szóban forgó alaptechnológiák megcélozzák a gyors elmozdulást a zéró országúti baleset célkitűzés és mind a teljes kibocsátás mind pedig az üzemanyag felhasználás radikális csökkentése felé. Az összes szállítási módot (légi, vasúti, országúti és vízi) összekapcsoló integrált megközelítés lényeges annak biztosítására, hogy a fenntartható és versenyképes szállítási megoldások látható és pozitív különbséget eredményezzenek Európa polgárai és ipara számara. Öregedő társadalomban az idős polgárok száma folyamatosan növekszik. Támogató rendszerek, vezetőfigyelés és riasztás vethető be a kor okozta képességvesztésekből fakadó hátrányok mérséklésére. Az ilyen rendszerek növelik a biztonságot valamennyi úthasználó számára és ugyanakkor kiterjesztik az idősek mozgékonyságot és önellátó függetlenségét.
Alkalmazási területek A fent leírt társadalmi és gazdasági hasznok megkövetelik a nanoelektronika bevezetését az autóipar minden vonatkozásában: •
Szenzorokhoz és beavatkozókhoz kapcsolódó fejlettebb motorvezérlő egységek tovább csökkenthetik az üzemanyag-fogyasztást a jelenlegi belsőégésű motorokban, lehetővé téve a 30 km/l cél elérését közepes osztályú autókra.
•
Továbbá, a teljesítményelektronika és a teljesítménykezelő egységek lehetővé teszik az elmozdulást a hibrid és azon túl a teljesen elektromos autók irányába. Várhatóan ez a folyamat több lépést igényel, egyre fejlettebb energiatároló (akkumulátorok, szuperkondenzátorok) és energiakezelő rendszerekkel.
•
Az aktív biztonság a detektorok (félvezetős optikai és IR kamerák, ultrahangos szenzorok, radarok) használatának további növekedésével fog járni, ezek nagy teljesítőképességű logikához kapcsolódnak a valós idejű akadályfelderítéshez és vezetőtámogatáshoz.
•
A passzív biztonság az egész autóban vagy repülőgépben szétosztva elhelyezett szenzorok növekvő használatán alapul, melyek RF-el vagy tápvezetéken keresztül kapcsolódnak össze. Közép és hosszú távon az energiagyűjtés az energia forrása.
•
A közlekedési zsúfoltság csökkenthető a fejlettebb navigációs rendszerek használatával, melyek vezetéknélküli kommunikáción és GPS-en alapulnak és adatcsere zajlik az úti infrastruktúrával vagy maguk a kocsik között.
9. oldal a 30-ból
Technológiai kihívások •
A belsőégésű motorok hatékonyságának növelése és a szennyezés csökkentés fejlett mechatronikát igényel az üzemanyag és levegő vezérlésére, a hozzájuk kapcsolódó alacsonyköltségű szenzorokkal és nagyon hatékony számítási egységekkel, amelyek a legfejlettebb CMOS technológián alapulnak.
•
A hibrid és teljesen elektromos járművek teljesítményelektronikát, kifinomult és megbízható teljesítménykezelő rendszereket igényelnek, amelyek képesek ellenállni a nagy feszültség- és áramlökéseknek annak érdekében, hogy a teljesítményelosztást irányítsák a motor(ok), akkumulátorok, szuperkondenzátorok és külső tápforrások között. Ugyanezek az alapvető technológiák alkalmassá tehetők ipari alkalmazások teljesítménykezelésére és a megújuló források, főleg napelemek, hasznosítására.
•
A megnövekedett biztonság számos az autóba beépített szenzort igényel optikai és radar szenzorok mellett, amelyekhez nagysebességű, kis költségű adattárolás és feldolgozás kapcsolódik az ütközéselkerüléshez.
•
Elosztott szenzorhálózatok, melyek RF-en keresztül kommunikálnak és energiaösszeszedéssel oldják meg tápellátásukat, erősen csökkenthetik az autó súlyát és költségeit és számos más szegmensben is alkalmazhatók lesznek ide értve a repülést és a nagy szerkezeteket, mint az épületek és hidak. A megbízható szenzortechnológián és energiagyűjtő forrásokon felül szükség lesz nagy teljesítőképességű, kis fogyasztású logikára a szenzorokból történő adatgyűjtéshez és adatkezeléshez, valamint alacsony költségű RF CMOS technológiára.
•
Az autóipari és repülési alkalmazások elektronikai rendszerei mindegyikének nagyon kemény környezetnek kell ellenállnia, ide értve a magas hőmérséklete, nedvességet, rezgést, folyadékszennyezést és elektromágneses kompatibilitást. Az autóipari rendszerek biztonságkritikus természete hosszú élettartamot és rendkívül nagy megbízhatóságot követel, amelynek mérvéje egy-a-milliárdból a mai egy-a-millióból helyett.
•
A vezetősegítő rendszerekhez való nagy teljesítőképességű logika költségének csökkennie kell a széles körű elfogadáshoz az energiafogyasztás csökkentése és a magasabb frekvenciájú működés mellett az élvonalbeli CMOS technológia fejlesztésével.
Szervezet A projekt kezdete nem csak a technikai prioritásokhoz kapcsolódik, hanem az ugyanazon a területen futó projekt létezéséhez is. Biztonság •
Vezetőtámogatás: szenzor és feldolgozó integrálása a megnövekedett útismeret érdekében: optikai, infravörös szenzorok, később radar, gyors adatprocesszorok, fejlett kijelzőrendszerek (250 emberév, 4 év, kezdés 2012)
• •
Hibamentes és hibatűrő elektronikai rendszerek új módszerei, elektronikai rendszerek javított hozzáférhetőségének és megnövelt élettartamának új módszerei és technológiái. (100 emberév, 3 év, kezdés 2010)
•
Autó-autó kommunikáció: alacsony költségű RF kommunikációs rendszerek autó és autó valamint autó és út közötti kommunikációhoz. Összekapcsolt útszenzor hálózatok. Integrálás a navigációs rendszerekkel. (200 emberév, 4 év, kezdés 2011)
Környezet - energiatakarékosság •
Technológiaintegrálás hibrid és teljesen elektromos autókhoz: energiakelezés, teljesítményelektronika (120 emberév, 3 év, kezdés 2009) szenzorfejlesztés és integrálás (90 emberév, 3 év, kezdés 2010)
•
Fejlett mechatronika belsőégésű motorokhoz: szenzorok és beavatkozók levegő és üzemanyag befecskendezéshez, kipufogás ás égés vezérléséhez, nagy hőmérsékletű elektronika a motorvezérléshez, nagyfeszültség-kezelés a beavatkozókhoz, processzorok beépített NVM-el. (25, emberév, 4 év, kezdés 2008)
10. oldal a 30-ból
Általános •
Nagy sűrűségű, autón belüli hálózatok, nyomásszenzorok, mechanikai szenzorok, kémiai szenzorok, vezetékösszekötések / kisteljesítményű RF összeköttetések, kis költségű villanyvezetékes eszközök, energiagyűjtés rezgésből vagy hőből (250 emberév, 4 év, kezdés 2010)
•
A nehéz körülményeknek kitett elektronikai alkatrészek és alrendszerek hosszú élettartamú megbízhatóságára irányuló tervezés és gyors minősítés új paradigmája (360 emberév, 3 év, kezdés 2009).
11. oldal a 30-ból
3. Alprogram: Nanoelektronika a biztonságért Piaci szempontok A statisztikák azt mutatják, hogy sokkal biztonságosabb világban élünk, mégis állandó az igény a biztonság növelésére életünk szinte minden vonatkozásában. A mindenütt felbukkanó biztonság az információs társadalom egyik nagy kihívása, miközben hatalmas mennyiségű adat forog és tárolódik az egész világban, amely bárhol és bármikor elérhető. Világos, hogy a biztonság nem csak önmagában alkot egy nagy piacot. Általános lehetővé tevője sok más alkalmazásnak és támogatója kapcsolódó szolgáltatásoknak. Napról napra világosabb, hogy ha nem vagyunk hajlandóak "fizetni a biztonságért", a végfelhasználók el fogják kerülni az új szolgáltatások használatát amikor nem kapják meg az megfelelő bizalmi szintet az egész láncban. AA biztonság, vagyis az automatikus rendszerek hibatűrése és hibaelkerülése ezzel párhuzamosan növekszik a beépített eszközökkel szembeni általános követelményként, minthogy ezek sok olyan alkalmazásba hatolnak be, amelyek emberéletet is érintenek, szállítási rendszerek, gyógyászattal kapcsolatos eszközök, stb.
Társadalmi haszon A biztonság a személyes szükséghelyzetek és otthoni biztonsági rendszerek valamint a bűnözés és terrorizmus elleni kormányzat által irányított védelem iránti közigényben tükröződik. Azonban ez mindig társul a szabadság megkötése és a magánélet korlátozása nélküli személyes védelem igényével, ami azt jelenti, hogy a biztonsági rendszereknek megbízhatóknak, könnyen használhatóknak és a végfelhasználók magánéletének megőrzésére képesnek kell lenniük. Szintén ehhez a területhez tartozik, hogy a környezetintelligencia képessége az egyének felismerésére és egyéni igényeikre való válaszolásra nagyon értékes lesz. Ezt a biztonságot azokra a szabványokra és eljárásokra is kell alapozni amelyekre az európai köztestületek hagyatkoznak, hogy megtartsák saját függetlenségüket más kontinensektől, vagyis általánosságban nyitott piacok számára hozzáférhető vagy nyitott forrású szabványokra alapozottak, nem pedig egyetlen szervezet kezében vannak.
Alkalmazási területek A fent leírt társadalmi előnyök érvényesek valahányszor élet, magánélet vagy közküldetés forog kockán. Hosszú "jelölt"-lista van, amelyből csak a legidevágóbbakat írjuk le röviden: •
A legláthatóbb a fizetés. Bár az internetes vagy mobiltelefonos fizetés gyorsan növekszik, hatalmas javításokra van szükség, hogy általános bizalmat nyerjenek ezek a rendszerek; ezzel párhuzamosan naponta újabb típusú támadásokat alkotnak és ezt számításba kell venniük ezeknek a rendszereknek.
•
Másik típusú alkalmazások, amelyeknek nagyon nagy potenciáljuk van, az e-Health és az eKormányzat típusú tranzakciók: polgárok azonosítása, orvosi fájlok cseréje, adófizetés, eszavazás.
•
A harmadik nagy terület a szállítás, ahol a biztonsággal kapcsolatos követelmények növekednek, ahogy az elektronika behatol az autókba, vonatokba és repülőgépekbe. Különösen az autópiac egyidejűleg követeli meg a biztonságot a szigorú költségkényszerek mellett.
Technológiai kihívások A biztonság soha nem érhető el egyetlen technikai elemmel, hanem csak megfelelő architektúrában levő technológiáknak koherens kombinációjával. A nanoelektronika biztosítani fogja a szükséges érzékelő és számító eszközöket megbízhatósággal és bizalommal olyan költségszinteken, amelyek lehetővé teszik a biztonság beépítését környezetünk szerkezetébe. A kapcsolódó biztonsági rendszerek két csoportba oszthatók. •
Olcsó személyi szükséghelyzeti és otthonvédelmi rendszerek, amelyeket a fogyasztók megengedhetik maguknak
12. oldal a 30-ból
•
nagy teljesítőképességű, nagyhatékonyságú rendszerek olyan alkalmazásokra, mint a bankműveletek, útlevél és egyéb azonosító kártyák, nyilvános infrastruktúra, szállítás, távközlés és egyéb biztonságkritikus rendszerek. Az ebben a második csoportban levő alkalmazások a biztonságos hozzáférést és a gyorsan növekvő e-kormányzatot célozzák meg, amelyben szenzorok, intelligens kártyák és ID eszközök a legnyilvánvalóbb alkotóelemek.
Szervezet A közös építőelem a "megbízható eszközök" és ennek benne kell lennie az első indítandó projektben. Ebből a közös elemből a különböző alkalmazási szegmensek levezethetők. •
Megbízható eszközök és intelligens biztonságos hordozható tárgyak, amelyek új technikájú nanoelektronikai eljárásokat igényelnek olyan rendszerszempontoktól kezdve, mint a programozási módszerek, független részekre bontás és specifikus middleware, stb. a hardware technológiákig, mint új memóriaarchitektúrák, processzorok és titkosítás, mellékcsatorna támadásokkal szembeni ellenállás, hamisítás elleni burkolat és tokozás (240 emberév, 3 év, kezdés 2008)
•
Önálló spektrometriai szenzor, beleértve az emissziót, detektálást, előfeldolgozást, számítást és döntéseket (120 emberév, 3 év, kezdés 2009)
•
Önálló képfeldolgozó szenzorok, beleértve az emissziót és az aktív képfeldolgozást, detektálást, fókuszpontbeli feldolgozást, tanuló utófeldolgozást és követő kezelést (120 emberév, 3 év, kezdés 2009)
•
Biztonságos RFID eszköz; megbízható e-Cimke és olvasó technológia a tömegpiacok számára (120 emberév, 3 év, kezdés 2009)
13. oldal a 30-ból
4. Alprogram: Nanoelektronika az energiáért és a környezetért Piaci szempontok Európa elektromos energiaigénye a 2003-as 3.1 millió GWh-ról 2020-ra körülbelül 3.6 millió GWh-ra növekszik az IEA (Nemzetközi Energia Egyesület) egy tanulmánya szerint. Intelligens, innovatív elektronikai alkatrészek és rendszerek használatával 0,7 millió GWh takarítható meg segítve jelentősen ezzel az európai energiapolitikát és ipari versenyképességet. A teljesítményfélvezetők világpiaca az évi 10-15 milliárd eurós sávba esik nem értve ide a szabályozók piacát és szintén nem értve ide a teljesítménytakarékos berendezéseket érintő technológiai áttörések lecserélési piacát.
Társadalmi haszon Az európai társadalomra kifejtett hatás sokféle és minden területet érinteni fog (magán, ipari és közös). A cél a természeti erőforrások és a környezet védelme Európában fenntartható módon. Az általános cél az elavult berendezések használata és a gondatlanság miatti energiapazarlás megakadályozása. Az energia hatékony használata a következő évtized politikai, társadalmi és műszaki kihívása. A mikro/nanoelektronikai megközelítésekre és különösen az elektromos energia megtakarításának kihívására fókuszálva az európai fogyasztás 20%-es megtakarítása 2020-ig elérhető. Ez csökkenti a CO2 kibocsátást ugyanilyen nagyságrendben, hogy elérjük a kiotói előírásokban kitűzött célokat és csökkenti az energiaköltség növekedését. Hatékony tápegységek és intelligens teljesítményhasználat az új termékekben akár 30%-os fogyasztáscsökkenéssel is járhat a biztonság, funkcionalitás és kényelem egyidejű növekedésével. Az európai mikroelektronikai kutatási és fejlesztési szektor van felkérve, hogy biztosítsa az innovatív technológiákat az új energiahatékony termékek és az intelligens teljesítménykezelés alapjául. Következetes és egyesített európai szintű erőfeszítéssel adott a történelmi lehetőség az európai ipar e téren belüli vezető szerepének kiterjesztésére és a versenyképességének az erősítésére.
Alkalmazási területek A fent leírt társadalmi haszon megvalósítható ha a technológia újításokat bevezetik azokba az alkalmazásokba, ahol az energiafogyasztás csökkenthető a funkcionalitás, teljesítőképesség és kényelem elvesztése nélkül. Hosszú "jelölt"-lista van, amelyből a legidevágóbbakat írjuk le röviden: •
A legjobban szem előtt levő a világítás. A jelenlegi világító rendszerek legtöbbjének meglehetősen korlátozott az átváltási aránya az elektromos teljesítmény és a fényteljesítmény között; a legnagyobb rész még mindig hővé alakul. Hatalmas potenciál van az energiatakarékosságra a magánszférában, az iparban és a közintézményekben.
•
Egy másik olyan alkalmazás, amelyben még mindig nagy potenciál van az energiamegtakarításra, az elektromos teljesítmény mozgássá alakítása, legyenek azok ipari gépekben, autókban, vagy a magánháztartásokban használt motorokban, mint a mosógépek, szivattyúmotorok, stb.
•
A harmadik nagy energiafogyasztó az elektromos energia ellátása és átalakítása. Példák erre a tápegységek, amelyeket a hordozható számítógépekben, mobil telefonokban és TV készülékek, felvevők és számítógépek készenléti kapcsolóiban használnak.
•
Az elektronikus berendezések is sok alkatrészt használnak, amelyek optimalizálva vannak a teljesítmény és ár tekintetében, de nincsenek optimalizálva az energiafogyasztás tekintetében.
Technológiai kihívások Hogy lehetővé tegyük az innovatív energiahatékony termékek kifejlesztését a fent említett alkalmazási területeken, és hogy optimalizáljuk magát az energiaátalakítást, kutatást és fejlesztést kell végezni - több szinten - a következő technológiai megközelítéseket illetően: •
Innovatív rendszerek és architektúrák a teljesítményelektronikában a hatékonysági tényező optimalizálására. Ezek a rendszer szintű technológiai kihívások közvetlenül az első három leírt alkalmazásra vonatkoznak: vezérelt hajtások, világítás és intelligens tápellátás, valamint készenlétkezelés.
14. oldal a 30-ból
•
Heterogén rendszerintegrálási technológiák nagyteljesítményű modulokra és rendszer-adobozban technológiák, amelyek a legnagyobb áramokat, feszültségeket, hőmérsékletet valamint ESD, EMC és robusztussági szempontokat veszik figyelembe (nagyteljesítményű moduloktól a nagyteljesítményű dobozolt rendszerekig - SiP). A kihívás itt az, hogy a teljesítményelektronikai eszközöket használhatóvá kell tenni ipari alkalmazásokra és/vagy nehéz körülmények közti alkalmazásokra, mint a szállítás ( pl. egy autó vagy egy nagysebességű vonat motorja).
•
Teljesen új vagy feljavított félvezető technológiák, amelyek a csúcstechnológiai tudást használják a kis energiafogyasztásra és kibővített élettartamra (pl. nagyfrekvenciás és kisveszteségű kapcsolás, digitális teljesítménykonverzió)
•
Új félvezető anyagok, mint a SiC, AlN vagy GaN, vékony szubsztrátumok és összekötő anyagok a teljesítmény javítása és a költségek csökkentése érdekében.
Szervezet Lényeges, hogy az energiahatékonyság területével általános, strukturált és fenntartható módon foglalkozzunk. Az azonosított alkalmazási területek és a kapcsolódó technológiai kihívások szerint az első projektek a nagy energia-megtakarítási potenciálúak lesznek: •
Intelligens hajtásvezérlés (200 emberév, 4 év, kezdés 2009)
•
Napfényhez kapcsolt fényerőszabályzó rendszerek (200 emberév, 3 év, kezdés 2008)
•
Digitális teljesítménykonverzió (120 emberév, 3 év, kezdés 2009)
•
Hatékony tápellátás és intelligens készenléti megoldások, ez egy területek közötti kihívás (100 emberév, 3 év, kezdés 2008)
Későbbi fázisban kezdett projektek az utolsó két projekt fókuszterületén elért első eredményekre fognak alapozni.
15. oldal a 30-ból
5. Alprogram: Nanoelektronika a kommunikáció számára Piaci szempontok Az emberek hozzászoknak, hogy könnyen elérhetik barátaikat, családjukat és az információs szolgáltatásokat és egyre idegesebbek lesznek amikor az a hozzáférés áll rendelkezésükre. Az információ rendelkezésre bocsátása bárhol és bármikor az összeköttetésen és a kommunikáción alapul, egyre inkább a vezetéknélküli hálózatok (mobil telefonok, Wi-Fi hálózatok) útján, hogy teljesüljön a 'bárhol' követelmény. A jövőben a kommunikációs rendszereknek még könnyebben használhatóaknak kell lenniük, mint amilyenek ma, még egészen addig a pontig is, hogy a konkrét összeköttetési csatorna nem is érdekes a használó számára. Az információ egyszerűen átfúrja magát a rendeltetési helyére bármilyen rendelkezésre álló kommunikációs csatornánUgyanakkor a kommunikációs rendszerek sávszélességét drámaian meg kell növelni annak érdekében, hogy megbirkózzon azzal a növekvő mennyiségű adattal, amit az emberek mozgatni akarnak majd (pl. hang, kép, videó, fájlátvitel) és sokkal nagyobb biztonságban kell lenniük majd a lehallgatókkal és a hackerekkel szemben. Ugyanúgy, mint a biztonság, a kommunikáció is egy közös tényező, amely hajtja a funkcionalitást termékek és szolgáltatások széles és még mindig bővülő választéka felé- Például az alacsony költségű mobiltelefónia több félvezető technológia drámai fejlődésének köszönhető: • •
Logikai CMOS, amely lehetővé tette, hogy a hangot röptében tömörítsék és kibontsák (valamint a mobil használók nagy hálózatai bonyolultságának kezelését is) RF-CMOS, BiCMOS és teljesítmény (III-V) félvezetők a telefon-levegő interface kezelése érdekében
•
Dedikált analóg CMOS és nagyfeszültségű technológiák az energiafogyasztás minimalizálására.
•
Beágyazott és önálló memóriák mind a SIM kártya modulokhoz, mind pedig a különböző alkatrészekhez és magához a készülékhez.
Ma csak maga a készülékpiac várhatóan 1.2 milliárd egységet képvisel 2008-ban, ezzel a legbonyolultabb gyártott tárggyá vált amit valaha is a legnagyobb számban állítottak elő; az év végére több mint 3.5 milliárd előfizető várható, több mint fele a bolygó népességének! Az ezekkel a technológiai előrelépésekkel lehetővé vált szolgáltatások, lényegében vezetéknélküli hálózatok, mindössze 10 év alatt úgy növekedtek, hogy 400 milliárd dollár forgalmat és 6 millió állást jelentenek világszerte (2004-es adatok, évről évre hatalmas ütemben növekszik) A nanoelektronikára nem csak azért lesz szükség, hogy teljesüljenek a kézi hordozható kommunikációs eszközök miniatürizálási és kis fogyasztási követelményei. Azért is szükség lesz rá, hogy sokkal több funkcionalitást tegyen lehetővé az azokba épített különböző kommunikációs csatornák számát illetően. A "több sávú-több módú" eszközök, amit ez lehetővé tesz, lesznek a kulcsai annak, hogy leválasszuk a kommunikációt a konkrét kommunikációs csatornákról, beharangozva a makulátlan kommunikáció egészen új korszakát. Továbbá, az alkalmazási területek közti határok átlépésével a kézi eszközök egyre több sajátossággal fognak rendelkezni. Jelenleg egy szabvány jellemző a beépített fényképezőgép. Az alapjául szolgáló technológia, különösen a szilícium képérzékelő tovább fejlődik a nagyobb felbontás és a kisebb méret irányában. Példaként erre a telefonkamrák jelenleg a fő hajtóerő a 3D tokozási technológiákban. De ezek lesznek a hajtóerők az olcsó memóriák területén is. például képek és mozik tárolására. Egy másik szabványjellemző ma, még ha kezdő szinten is, hogy a telefon digitális zenei lejátszó is. Más követelmények fognak válaszolni ezekre. A következő a sorban a helymeghatározás (GPS vagy Galileo, amikor majd rendelkezésre áll) és a mobil TV. Ugyanakkor az azonosítás és a fizetés helyszíni kommunikációval már elkezdte kiépíteni a közönség általi elfogadását. Néhány éven belül egyéb sajátosságok, mint például egészségfigyelők, képvetítők, stb. lesznek beépítve. Így a kommunikációs terület megnyílik és kölcsönhatásba kerül több, ha nem az összes többi, alkalmazási területtel abban, hogy gyakran ez lesz az olcsó technológiák kifejlesztésének motorja, megváltoztatva a mezőnyt ezeken az alkalmazási területeken.
16. oldal a 30-ból
Ugyanakkor a vezetéknélküli kommunikációs csatornák magasabb frekvenciákra mennek, hogy megnöveljék az adatsebességet és maximalizálják a spektrum kihasználtságát, legyenek akár hordozható, akár rögzített berendezések, különböző frekvenciatartományokban. Mindezek (új jellemzők, új kommunikációs csatornák ideértve a nagyobb sávszélességet, makulátlanul beágyazva a felhasználó környezetébe) képviselik a régen várt átmenetet a mobilkommunikáció negyedik generációjába (4G). Ez megköveteli majd az RF interface-ek egyre nagyobb integrálását és olyan új RF architektúrák kifejlesztését, amelyek lehetővé teszik az áramkörök újrafelhasználását sok különböző RF csatornán és modulációs módszerben. Miközben a hordozható kommunikációs eszközök egyre több funkcionalitást tartalmaznak, a kis teljesítményfelvétel egyre kritikusabb követelménnyé válik. Az igény, hogy a készülékeket akkumulátortöltések között hosszú ideig működtessük vagy még inkább, hogy önellátóvá tegyük őket energiaellátás szempontjából, energiagyűjtő eszközök integrálását fogja kikövetelni amelyek a helyi környezetből szedik össze és tárolják az energiát. Ugyanakkor a megengedhető ár, megbízhatóság és környezet-kompatibilitás (feldolgozhatóság, újrahasznosítás és újrahasználás) további nagy hajtóerők lesznek. Azt is fel kell ismerni, hogy a vezetéknélküli rendszerek áthatolása csak egy hatalmas vezetékes csatornainfrastruktúrára épülhet az otthonokban és a közintézményekben. Ezeket az adatátviteli funkciókat folyamatosan korszerűsíteni kell nagysorozatú olcsó nanoelektronikai eszközök létrehozásával.
Társadalmi haszon Az ezen a területen elvégzett munka társadalmi haszna nyilvánvaló. A kommunikációs területnek, ahogy feljebb elmagyaráztuk, átható hatása van különböző másfajta tevékenységekre, ezért az itteni jelenlét belépési pont sok más piacra. A kommunikációs területen sok európai rendszerintegrációs vállalat található így az erre a területre szánt mikro- és nanoelektronikai alkatrészek kutatásának gyorsítása segíteni fogja ezen európai vállalatok vezető szerepének megerősítését. Természetesen a szolgáltatások fejlesztésének, bár látszólag távoli technológiai fejlesztő hatás, a jobb kommunikációs technológiák kifejlesztésével válik lehetővé- a várt mobil TV robbanás egy példa ebben a vonatkozásban. Amit láttunk a GSM-ben, hogy a vezetéknélküli félvezető eszközökben ökorendszerében fontos szereplők mind erősek ezen a piacon, de egyéb erősebben alkalmazásorientált vállalatok is nagyon jelentős szállítói konkrét alkatrészeknek és IP-knek, fontos, ha nem domináns játékosok a berendezéspiacon, fontos szereplők a szolgáltatási területeken, ez nem véletlen egybeesés, az új kommunikációs eszközökkel megismételhető. Természetesen a technológia magába nem tudja fenntartani ennek az ökorendszernek a fejlődését, de az a gyors ütem amivel fejlődik megköveteli az értéklánc valamennyi szereplőjének a közelségét. Így a szoros együttműködés, kezdetben az ARTEMIS-szel, fontos ennek az alkalmazási területnek a sikeréhez. Ez természetesen igen nagyszámú állást jelent egész Európában.
Technológiai kihívások A kommunikációs terület valóban technológiaéhes, kapcsolódik az ENIAC SRA minden egyes aspektusához. Konkrétan, nem csak a More Moore-tól várja el a haladást, hanem a More than Moore területről is, miközben a tokozás és heterogén integrálás előrehaladását Európában gyakran a kommunikációs terület hajtja. Cserében a berendezések, anyagok és gyártási és tervezési technológia területekre szükség van a kommunikációs terület előrehaladásához. Néhány kihívás, melyeket feljebb felvázoltunk (nem az igények kimerítő listája): More Moore •
Olcsó, kis fogyasztású, nagy sűrűségű logikai és memória-technológiák rendelkezésre állás a megfelelő időben.
•
32 nm (2010-11) és 22 nm (2013) olcsó, kis fogyasztású logikai gyártófolyamatok
•
Nem törlődő memóriák (Flash és a következő generáció) ugyanazoknak a technológiai csomópontoknak.
17. oldal a 30-ból
More than Moore •
Analóg/RF technológiák
•
BiCMOS/RF-CMOS technológiák 200GHznél nagyobb átviteli frekvenciával
•
Sokoldalú RF technológiák amelyek lehetővé teszik több szabvány használatát, lehetővé téve a Szoftver által Definiált Rádiósémákat
•
Kis fogyasztású RF technológiák közeli kommunikációhoz
•
Passzív alkatrészek és szűrők
•
Analóg CMOS és nagyfeszültségű technológiák
Heterogén integrálás •
3D integrálás: Közepes sűrűség 100-1000 kontaktus /cm2 2010 előtt és nagy sűrűségű >10000 kontaktus/cm2 2012 után
•
Passzív szűrök összeintegrálása
Szervezés Az alábbi projektek adhatók be és lesznek támogatva az ENIAC JU keretében • •
Nagy sűrűségű, kis méretű, kis fogyasztású dedikált többfunkciós memóriarendszerek a mobil kommunikációhoz (25 emberév, 3 év, kezdés 2010)
•
Költséghatékony technológiai platform integrált MEMS eszközök tokozására kommunikációs alkalmazásokhoz (300 emberév, 3 év, kezdés 2009)
•
Kis fogyasztású nagy sűrűségű CMOS logikai technológia mobil alapsávra és SDR-re, megnövelt hatékonyság a jobb sávszélesség-kihasználásra (200 emberév, 3 év, kezdés 2010)
•
Kis fogyasztású közepes adatsebességű RF/analóg technológia és demonstrátorok szenzorhálózatokhoz, környezetintelligenciához és intelligens címkékhez (150 emberév, 3 év, kezdés 2011)
•
Nagyfrekvenciájú technológiaintegrálás nagy sávszélességű vezetéknélküli és/vagy 100 Gbit/s optikai kommunikációhoz (részletezendő, kezdés 2009)
18. oldal a 30-ból
6. Alprogram: Nanoelektronika az Infoszórakoztatás számára Piaci szempontok A nanoelektronika a szórakoztatásért hatalmas piac. Definíciója nem nagyon pontos, mivel bizonyos konvergens termékeket nem feltétlenül neveznek szórakoztatásinak, például a videó és MP3 lejátszásra használt okos mobiltelefonok vagy otthoni hálózati eszközök amelyeket videostreamek HPNA/UPNP eszközökre küldéséhez használnak. A fő területek, amelyeket biztosan infoszórakoztatáshoz kapcsolódónak neveznek a digitális set top boxok, digitális TV-k, DVD/BlueRay, digitális kamerák, hordozható lejátszók, videojátékok és a flash memóriák, melyek Összességében 34 milliárd dolláros világpiacot jelentenek (2008-as becslés) amelynek csak a flash memória, egy európai erősség, majdnem 1/3-át képviseli.
Társadalmi haszon Az európai társadalomra tett hatását közvetlenül érzékeli a polgárok, jobb és okosabb SoC megoldások lehetővé teszik új termékek kifejlesztését (a triple play box egy friss példa) vagy a meglevők fejlődését (DVD - BlueRay). Az európai fogyasztói elektronika vállalatok a kínaiakkal versengenek és nem reménykedhetnek többé az "árcsata" megnyerésében. Ezért okosabb, jobb és fejlettebb IC-k gyors kifejlesztése (rövid piacra juttatási idő) lesz a kulcsa annak, hogy ezek a vállalatok megtarthassák technológiai és innovációs előnyüket. Európa vezeti a világ iparát a professzionális berendezések területén (stúdió kódolók, kamerák, ...). Ez az üzletág hatásos eszköz új szabványok kijelölésére (például MPEG2-H264 vagy SD - HDTV) ami lehetővé teszi, hogy az európai ipar megtarthassa előnyét az illeszkedő véghasználói termékekben is. Közvetlen hatás jósolható a foglalkoztatásra.
Technológia kihívások Az infoszórakoztatási végtermékeknek bizonyos nagyon erős jellegzetességeik vannak, amelyek azt a piacot formálják amelyiknek közvetlen hatása van a nanoelektronikai iparra. •
Rövid kereskedelmi élettartam. A végtermékeknek nagyon rövid kereskedelmi élettartama van: új termékek jelennek meg néhány hónappal azután hogy az előző verziókat kibocsátották. Az új ICk tervezési ideje nagyon rövid (6-9 hónap): ez magával vonja a fejlett eszközök és technológiák használatát ennek az időszaknak a rövidítésére és a korábbi tervezések tömege újrafelhasználását (erre a célra szánt eszközökkel). A rövid tervezési idő nem könnyen engedi meg az IC-k többszöri próbagyártását (prototípusokat), ami maga után vonja a fejlett verifikáló és validáló eszközök és módszerek használatát.
•
Új tulajdonságok: A fogyasztók elvárják az új termékektől, hogy jellemzők tekintetében is jobb legyen. Példa: Apple iPod. Ha az új termék jellemzőinek szintje nem lényegesen magasabb, mint az előző változaté, a fogyasztók nagyon alacsony árat várnak (a termék közcikké válik, példa: DVD lejátszók). Új jellemzők hozzáadás általában a következőket jelenti: a) gyorsabb és bonyolultabb SoC - kisebb litográfia és fejlett eszközök/módszerek b) okosabb IP blokkok fejlettebb architektúrák, heterogén rendszerintegrációs technológiák.
•
Költség: Az ár erős kiválasztási kritérium a végtermék megvásárlásakor. Néha ez az egyetlen kiválasztási kritérium. A költségnek nem csak a szeletprocesszálásban van jelentősége, a tokozásnak is erős befolyása van rá.
•
Kis fogyasztás: a kis fogyasztásnak és az energiatakarékos technikáknak jelentős hatása van itt (lásd a megfelelő bekezdést a kihívásoknál), mivel a teljesítménykövetelményeknek hatása van a tokozásra (olcsóbb tokozás) és a globális megoldás teljes árára (olcsóbb tápegység, műanyagdoboz a fém helyett, stb.) Ezeknek mind közvetlen hatása van a versenyképességre.
Szervezés A szórakoztatási nanoelektronikához szükséges legtöbb technológia szintén szükséges más alkalmazásokhoz is (olcsó tokozás, kisebb SoC-k, fejlett eszközök és módszerek, nagy sűrűségű nem törlődő és véletlen hozzáférésű memóriák, fejlett nagysebességű és kis fogyasztású CMOS processzorok).
19. oldal a 30-ból
A következő témák ezért inkább alkalmazással kapcsolatosak, mint technológiával kapcsolatosak •
Hordozható és mobil fogyasztói elektronikai eszközök
•
Otthoni berendezések. Set top boxok, triple play boxok. gateway-ek, stb.
•
Professzionális berendezések
A fenti projektek 350 emberévig terjedő ipari kutatást és fejlesztést képviselnek, körülbelül 3 évig és több csapat együttműködését igénylik. Az első pályázatkiírás 2009-ben várható. A prioritások 2008 végéig finomodni fognak.
20. oldal a 30-ból
7. Alprogram: Tervezési módszerek és eszközök a nanoelektronika számára Piaci szempontok Európának erős a pozíciója a bonyolult IC rendszerek modellezésében, szimulációjában és tervezésében, ami jól eloszlik az iparban, ideértve a KKV-ket, kutatási központokat, egyetemeket. Több mint 300 gyártósor nélküli vállalat és tervezőház van Európában, 1 milliárd dollár éves bevétellel. Nagyszámú európai országban terülnek el, jóllehet legnagyobb a sűrűségük az Egyesült Királyságban. A tervezők képezik a félvezető vállalatok K+F személyzetének nagy részét. Az iparban, nem számítva a szoftvertervezést és rendszerarchitektúrát, melyeket az ARTEMIS fed le, az IC tervezés területén érintett mérnökök teljes száma valószínűleg eléri a 15.000-et. Európának nincs nagy EDA (Electronic Design Automation) ipara, de sok kisebb kezdeményezés van jelen, melyek többnyire egyetemekből és kutatóközpontokból induló új vállalkozásokból erednek és a nagyobb US EDA vállalatoknak fejlesztési központjai vannak Európában, melyeket gyakran Európában indult vállalkozások felvásárlásával nyernek. Az átmenet a mikroelektronikából a nanoelektronika feljövőben levő világába, a 'More Moore', 'More than Moore', 'Heterogén Integrálás' és 'Túl a CMOS-on' tématerületekkel sok lehetőséget ad az európai iparnak, feltéve, hogy képes lesz megtartani és tőkésíteni vezető pozícióját a modellezés, szimuláció és tervezés átfogó témáiban. Különösen foglalkozni kell a gyártási és tervezési folyamat egymástól függésével a TCAD és a tervezés összekapcsolásával. Átfogó technológia lévén a Tervezés Eszközök és Módszerek főleg az innovációra és termelékenységre gyakorolt hatásukon keresztül érezhetők. A TCAD platformok hatékony használata (berendezések, folyamatok, eszközök és áramkörök szimulációja) várhatóan 40%-os költségcsökkentést nyújt a technológiafejlesztésben 2007-ben (ITRS Winter Conference, Makuhari, Japan, 2007. dec.)
Társadalmi haszon Lévén a tervezési eszközök és módszerek lehetőségteremtő technológia, közvetlen társadalmi hatása arra a képességére korlátozódik, hogy magasan képzett állásokat teremt és előmozdítja az innovatív KKV-k alakulását és növekedését egész Európában. Azonban a közvetett hatása egészen nagy és érinti az ENIAC SRA-ban azonosított összes fő alkalmazási hajtóerőt. A Moore törvény által lehetővé vált technológiai teljesítőképesség és a bonyolultság potenciálját kihasználó tervezői képesség közötti 'tervezési nyílás' tovább növekszik a 'More than Moore' technológiák által nyújtott funkcionalitással és a tokon belüli integrálással. Valamennyi fő alkalmazás, amelyet az energia, szállítás, egészség, kommunikáció és egyéb területeken elképzelünk igényli a nagy átbocsátóképességű adatfeldolgozást, igen kis energiafogyasztást, különböző funkciók hatékony integrálását, nagy megbízhatóságot, és ezek kemény kihívást jelentenek minden tervezőnek. Átfogó tervezőeszköz- és módszerkészlet, ide értve a TCAD-ot is, kifejlesztésére van szüksége az európai iparnak, hogy értéknövelt eszközöket tudjon szállítani a fő alkalmazási területeknek.
Alkalmazási területek A Program a nanoelektronika fő technológia területeivel foglalkozik és főleg azokat a feladatokat kezeli, amelyek a hardware megvalósítással kapcsolatosak, különös nyomatékkal az eszközök, áramkörök és IC blokkok tervezésére megcélozva a pontos fizikai alapokon nyugvó modelleket és szimulációs kereteket. •
More Moore: a tranzisztorok és memóriacellák mélyebb fizikai megértésének fejlesztése szükséges a bonyolultság és teljesítményfelvétel problémáinak kezeléséhez. A tervezés segíti majd a felülkerekedést a mély szubmikron CMOS ingadozási és megbízhatósági problémáin, melyeket nem lehet csak technológiával megoldani. Ennek lehetővé tételéhez olyan TCAD eszközökre van szükség, amelyek megjósolják a folyamat ingadozásának hatását az áramkörökre és tervezési paraméterekre.
•
More than Moore: a szilíciumhoz adott új, nem-digitális funkciók széles spektruma új modellezési és tervezési eszközök kifejlesztését igényli, amelyek nem csak a nagy frekvencia, teljesítmény és analóg technika már ismert területeit fedik le, hanem a szenzorokat, beavatkozókat is, amelyek mikro- és nanomechanikát tartalmaznak.
21. oldal a 30-ból
•
Heterogén Integrálás: a különböző funkciók növekvő integrálásának trendje az eszközméret és fogyasztás csökkentésének és a megbízhatóság növelésének érdekében szükségessé teszi, hogy a szilíciumcsip, tokozás és rendszer vonatkozásokat együtt tekintsük. Tudományágakon átnyúló tervezési képességeket és új eszközöket kell kifejleszteni a Rendszer a Tokban (SiP) tervezéshez, hogy optimalizáljuk a rendszer-partícionálást és összeillesszük az eredményül kapott multifizikai rendszert.
•
A Tervezés a Gyártásra és Tervezés a Tesztelhetőségre fontosak minden technológia területen. A tervezés bonyolultságának növekedése, parazita hatások és eszközingadozás által behozott problémák nem oldhatók meg technológiai szinten. Beágyazásuk a tervezési folyamatba, hogy biztosítsuk a termék robusztusságát a gyártási folyamat egészére jelentősen növeli a gyártási hatékonyságot és csökkenti a piacra juttatási időt így hozzájárul az európai ipar versenyképességének növeléséhez és lehetővé teszi az alkalmazások gyorsabb hadrendbe állítását. Ehhez TCAD-ra van szükség, amely megjósolja a gyártási folyamat ingadozásainak hatását az áramkörökre, lehetővé téve, hogy a tervezés foglalkozhasson ezzel az ingadozással. A tesztelés bonyolultsága és költsége gyorsan növekszik az eszközök bonyolultságával és az integrált funkciókkal. A logikai eszközök csökkent költségét kihasználása és bizonyos tesztelési funkcióknak az integrálása magukba az eszközökbe erősen hozzájárulhat a megbízhatósághoz és a költségcsökkentéshez, különösen olyan speciális funkcióknál, mint az analóg és a nagyfrekvenciás esetek.
Technológiai kihívások A tervezési módszereknek és eszközöknek le kell fedniük az összes területet az egyetlen nanoeszköz modellezésétől a tokon belüli integrációig. A tervezési lánc mentén a fő kihívások: •
A rés áthidalása beágyazott rendszerekkel (ARTEMIS Work program): a hardver és szoftver valamint az egyes alkatrészek és teljes rendszerek közötti folytonosság lehetővé teszi a folytonosságot az Alkalmazási szoftvertől le a szilíciumig. Rövidtávon a kihívások a HW/SW codesign és a SW/HW interfacek fejlesztés és implementálási szerszámai. Középtávon a fókusznak el kell mozdulni a nem teljesen specifikált rendszerek szimulációjára, a tervezési folyamat metrikáira és a kényszerek által vezérelt automatikus partícionálásra.
•
Tervezés az ingadozásra, első prioritásként a paraméterfluktuációk gyors és megbízható kinyerési eljárásait kell kifejleszteni szoros együttműködésben a modellezési szakértőkkel, akik tudatában vannak a modell jelentésének és korlátainak. Ez nagy erősítést igényel a jelenlegi TCAD eszközökben. Középtávon kompakt modellekre van szükség, amelyek megfogják az eszközöknek mind a szimulált, mind a mért statisztikai változékonyságát, és olyan módszerekre és eszközökre, amelyek kibővítik a változékonyság modellezését áramköri blokkokra és IP-kre.
•
More than Moore eszközök: rövidtávon új eszközök viselkedési modelljeire van szükség, hogy kiértékelhessük kompatibilitásukat a rendszerintegrálással, ide értve a mechanikai és folyadékdinamikai modellezést is. Középtávon ezeket a modelleket egymáshoz és a szabványos logikai tervezési eszközökhöz is illeszteni kell, hogy lehetővé váljon a teljes eszköz integrálása vagy szilíciumon, vagy tokban.
•
RF/Analóg-Vegyes jelek: rövidtávon eszközök és áramkörök RF (100GHz-ig) modellezésére, beleértve a kompakt modellezést, van szükség, amelyet az analóg és RF áramkörök teljes verifikálási folyamat követ, beleértve a tokozást és a folyamatingadozást.
•
Kis fogyasztás: rövidtávon eszközöket kell kifejleszteni a dinamikus feszültség- és frekvenciaskálázásra, több küszöbeszköz használatára és a sztatikus teljesítmény optimalizálására. Középtávon módszerek kellenek a rendszerszintű fogyasztásbecslésre és az optimális rendszer partícionálásra.
•
Megbízhatóságra tervezés: rövidtávon egyedi eszközök megbízhatósági modelljeire van szükség, amelyek a fizikai és öregedési hatások jellemzésén alapulnak. Középtávon fejlesztendő az eszközleromlások áramköri szintre átterjedése és a hibatűrő tervezési stratégiák, beleértve a vegyes jelű RF funkciókat is.
•
Gyárthatóságra tervezés: rövidtávon szükség van a layout kényszerek megállapítására és modellezésére és a folyamatingadozás kiterjedt jellemzésére, valamint ezek áramköri szintű hatásának szimulációjára. Középtávon szerszámokat kell kifejleszteni a kihozatal-tudatos tervezési folyamathoz és az elhelyezés és vezetékezés optimalizálásához.
22. oldal a 30-ból
•
Tesztelhetőségre tervezés: rövidtávon logika és memóriák megnövelt tesztelhetőségére és BIST (Beépített önteszt) architektúrákat generáló szerszámokra van szükség. Középtávon fejlesztendő a BIST koncepció az analóg, RF és pótlólagos funkciókra (pl. szenzorok), és a tesztelésoptimalizálás, partícionálás a csipen levő BIST és az ATE között, valamint a szeleten végrehajtott és végső tesztelés között.
•
Fejlett Architektúrák: rövidtávon a Hálózat-a-Csipen, Többmagos-Architektúrák és átkonfigurálható rendszerek modellezése és optimalizálása. Középtávon innovatív kommunikációs fogalmak kifejlesztése és kiértékelése, valamint önadaptáló architektúrák az alkalmazás-specifikus igényekhez.
Szervezés A modellezési, szimulációs és tervezési tevékenységek beágyazódnak a legtöbb alkalmazási projektbe. Azonban nagy, konkrét projektekre van szükség ahhoz, hogy olyan szerszámokat és módszereket fejlesszenek ki, amelyek általános érdeklődésre tartanak számot és minden eszköz- és rendszerkörnyezetben alkalmazhatók, ide értve az analóg/vegyes jeleket, digitális logikát, valamint a beépített és önálló memóriákat. •
Tervezési és TCAD szerszámok kibővítése, hogy kezeljék az eszköz/áramkör/rendszer változékonyságot, ideértve az atomi szimulációt és a rendszer-megbízhatóságot (200 emberév, 3 év, kezdés 2008)
•
HW/SW modellvezérlésű magas szintű szintézisfolyam, újrafelhasználás és társított tervezés (200 emberév, 3 év kezdés 2009)
•
Multifizikai és többszintű modellezés (atomitól a folytonos szimulációig) és More-than-Moore tervezési témák szimulációja (300 emberév, 3 év, kezdés 2010)
Ez a három rövid távú projekt az előfeltétele annak a hosszabb távú víziónak is, hogy az ipart olyan szoftver rendszerekkel lássuk le, amelyek átfogják a félvezető technológiát, beleértve annak változékonyságát, az eszközöktől és áramköröktől az egész rendszerig és tervezésig. és hogy a tervezőket ellássuk az összes technológiával kapcsolatos adattal, hogy lehetővé váljon a Gyártásra Tervezés, Tesztelhetőségre Tervezés, Megbízhatóságra Tervezés és végül a Kihozatalra Tervezés. Az a technológia- tervezés kapcsolat az egyik szükséges hosszú távú projekt, míg más projektekben a tervezési eszközöket ki kell egészíteni, hogy ezekkel az adatokkal bánni tudjanak és nyerjenek annyit a hatékonyságban, hogy úrrá legyenek a tervezési folyamat nagyon megnövekedett bonyolultságán.
23. oldal a 30-ból
8. Alprogram: Berendezések és anyagok a nanoelektronika számára Piaci szempontok A nanoelektronikai ipart ellátó berendezés- és anyagipar jelentős része az európai know-hownak. A berendezések és folyamatok fejlesztése egyre összekapcsolódóbb lett és következményként a berendezésgyártó vállalatok gyakran alapvető folyamatszállítók is. A berendezéspiac erősen versengő piac, amely gyakran hoz létre átcsorduló hatásokat egyéb csúcstechnológiai iparágazatokba, mint például a gyógyászat és az autóipar. A szereplők palettája nagyon változatos, nagy multinacionálisoktól az egyedi termékű kis vállalatokig. A berendezés- és alkatrészszállítók gyártási hierarchiája egy másik dimenziót ad az említett első csoportnak. Összesen több mint 300 vállalat érintett közvetlenül és jelentősen a félvezetőkben, több mint 250 tisztaszobát támogatva Európában. A K+F tevékenységek társítása a tömegtermeléssel és az erős gyártólétesítményekkel mély hatással van a fejlődő ökorendszerekre. Európa képessége arra, hogy fenntartson és fejlesszen egy hasznot termelő és konzisztens gyártóbázist, alapvető stratégiai jelentőségű mind gazdasági mind politikai szempontból. Európa hasznot húz a technológiai piaci rések kivételesen változatos és innovatív köréből - melyek mindegyike "célra-alkalmas" fejlesztést és gyártóberendezést igényel a technológiai, termelékenységi és költségkövetelmények kielégítéséhez. Az európai innovációs központokban meglevő lehetőségek gazdagságának kihasználására egy olyan nagyon flexibilis berendezéskészletet kell kifejleszteni, amely lehetővé teszi új termékek gyors kifejlesztését és az azt követő tömegtermelést, amit a piac igényel. Ez magas szintű együttműködést igényel az innovátorok, berendezésgyártók és gyártószervezetek között, hogy olyan fejlesztési és termelési megoldásokat tegyenek lehetővé, amelyek támogatják új termékek gyors és költséghatékony bevezetését az európai piacra. A berendezés- és anyagszállítóknak kell biztosítaniuk azt a képességet, amely támogatja mind a fejlesztési mind pedig a gyártási környezeteket. A fejlesztés esetében ez folyamathajlékonyságot, integrált feldolgozó-képességet, szubsztrátumrugalmasságot és azt a képességet, hogy új alapanyagokat kezeljenek. A termelés támogatásához a fő képességek igénylik a folyamatszabályozást, multitermék feldolgozást, költséghatékony termelékenységet és gyártósorelőállító környezetbe történő integrálást.
Társadalmi haszon A berendezés és anyagszállítók teszik gyakran lehetővé a modern félvezetős készülékek nagy integráltságát és egyszerűsítését és mint ilyenek lehetővé teszik a közösség egy nagyobb csoportjának a legújabb technológiák előnyeinek kihasználását, pl. környezetintelligencia. Külön figyelmet fordítanak a kevésbé mérgező anyagok használatára és a kevesebb anyag használatára általában azért, hogy csökkentsék a gyártási folyamat hatását a környezetre. Végül, de nem utolsó sorban, külön figyelmet fordítanak az energiahatékonyság növelésére a gyártási folyamat, mint például a szilícium tisztítása, során. Bár ezek a technikák nem járulnak hozzá közvetlenül a More Moore és a More than Moore stratégiákhoz, de garantálják, hogy az európai félvezetőipar versenyképes marad anélkül, hogy feláldozná az ipar fenntarthatóságát. Továbbá. a félvezető berendezés- és anyaggyártó iparnak mély hatása van a fejlődő helyi ellátó ökorendszerekre, ezáltal magában is a gazdasági növekedés és magasan képzett munkahelyek erős motorjaként működik.
Alkalmazási területek A berendezés- és anyagkutatás arra fókuszál, hogy az egész félvezetőipar képességeinek a korlátjait tágítsa, életképessé tegye a fenti Alprogramokban leírt alkalmazási területeket. Eredményei az ellátási láncban lejjebb levő félvezető rendszerintegrátorokat is befolyásolják a költséghatékonyságtól a megbízhatóságig és a szélsőséges feltételek közötti célra alkalmasságig terjedő tartományban.
Technológiai kihívások •
Szubsztrátum-anyagok: Optimális hibajellemzőjű Si és vegyületfélvezető kristály rudak és szeletek fejlesztése. Vékony top Si rétegek fejlesztése a SOI szeletekhez, javítva a felületet és a szeletet; Szélveszteség, javított technológiák, mint az intelligens vágás és a feszített szilícium.
24. oldal a 30-ból
•
Eszközprocesszáló berendezések és vegyi anyagok: Berendezések az ITRS menetrend folytatásához kristálynövesztés, anyaglerakás, hőkezelés és maratás; Hajlékony szubsztrátumok és ultravékony szeletek kezelése; Atomi szintű anyaglerakás kifejlesztése, galvanizálás és szelektív anyaglerakási folyamatok; Olyan technológia platformok létrehozása, amelyek lehetővé teszik többfázisú anyagok lerakását, mint például a vezérelt nanoporozitású anyagok és nanolemezek, bioanyagok és önösszeállító rétegek; A (megmunkált) kerámiák térfogati és felületi tisztaság korlátainak tágítása; Lézer alapú alakítórendszerek, mint például mikroszkopikus lyukak fúrása a szelet szintű összekötések átvezetéséhez.
•
Litográfia: Litográfiai eszközök a Moore törvényét követő méretek csökkentésére, szerszámok és módszerek a kép javítására és az üzemelési költségek csökkentésére a kihozatal javításával és a maszktervezés módszerek optimalizálásával; Hipernumerikus apertura bemerítési technológia fejlesztése; Hibaelnyomás a fejlett fotómaszk készítésben és önillesztő vegyészet a fejlett litográfia maszkok feldolgozásához; nanométer léptékű litográfia és folyamatszabályozás; többsugaras technológia (MBT); szelet- és litográfiai maszkpozicionálás; litográfiai folyamatszabályozás; litográfia a 'More than Moore' számára, mint például a teljes szelet exponálás, optikai és nanolenyomat litográfia a +D összekötésekhez; szelet szintű elosztás és tokozás; integrált passzív elemek és flexibilis szubsztrátumok.
•
Maszknélküli litográfia; maszknélküli litográfia a 32nm-en túli gyártás litográfia folyamataihoz; engineered szubsztrátumok (SOI-szerű, 450mm); Nanolenyomatos litográfia eszközök
•
Metrológia: Lehetővé tenni a nanométer léptékű gyártást ultragyors, nagyfelbontású vizsgáló, értékelő és metrológiai folyamatszabályozási eszközök kifejlesztésével; nagyfelbontású fejlett részecskesugár technológia; Ultragyors elektronsugaras vizsgálat; Nanométer léptékű optika vizsgálat (nagy felbontású és gyors képfeldolgozás és mérés); Új eszközök tervezésének, vizsgálatának és mérésének integrálása (lásd még a gyártásra tervezést - DFM); Maszk és szeletmérés a kettős mintázathoz; Opciók kifejlesztése az in-line gyorsnyomtatás méréséhez a javított folyamatellenőrzés érdekében.
•
Tokozás és végső tesztelés: 3D tokozás, flexibilis tokozások, szelet szintű tokozási módszerek; többszintű tokozási technikák, amelyek lehetővé teszik a SIP-et (rendszer a tokban) és a nagy összekötöttségű rendszerszeleteket; Szabad érzékelő és összekötő területek a szeletszintű tokozáshoz; tesztelésre tervezési (DFT) módszerek hibrid és/vagy memóriaintenzív alkalmazásokhoz; gyártásra tervezés (DFM) a nagyobb kihozatal eléréshez és versenyképesség javításához.
•
Gyártástudomány: Flex fab modell: Képessé tenni az európai ipart, hogy az elektronikai fejlesztések és alkalmazások élvonalában maradjon a csipgyártástól az integráláson át a beágyazott rendszerekig, adaptálható tömeggyártási lánccal a költséghatékony gyártás érdekében. Ciklusidők csökkentése; Javított reprodukálhatóság az AEC, APC és a virtuális mérési módszerek használatával; a berendezések hatékonyságának javítása; Környezeti hatások csökkentése; Funkciónkénti költségcsökkenés fenntartása a nagyobb technológiai ingadozás és termékkövetelmények mellett.
Szervezés Ennek a területnek a projektjei tág teret kínálnak az együttműködésre a versengő félvezetőgyártók között az új berendezések és anyagok fejlesztési költségei megosztásának előnye miatt. Az ellátási lánc különböző szintjeit érinthetik, lehetőséget kínálva a csúcstechnológiai KKV-knek. Tipikusan a berendezésfejlesztési projektek szoros együttműködések az egyik fő berendezés-szállító, esetleg néhány alkatrészés anyagszállító, és egy vagy több olyan stratégiai főfogyasztó között, akik hajlandók az új fejlesztést kipróbálni. A gyártástudományban az ipar egy konvergáló hálózatot igényel, amely az alkalmazott matematika, statisztika és modellezés akadémiai közösségéből, a fejlett szoftver megoldások előállítására képes ICT rendszergyártókból és a folyamatfejlődést támogató berendezés-szállítókból áll. Az első évekre elképzelt potenciális projektek: •
Fejlett berendezések és folyamatszabályozás a nagyobb termelékenységért és az európai félvezetőgyárak fenntarthatóságáért (450 emberév, 3 év, kezdés 2009)
•
Gyártósor automatizálás és rugalmasságnövelés szállító és ütemező rendszerekkel; az anyagkezelő járműfolyam irányítása és optimalizálása; szállítási idő, jármű rendelkezésre állás optimalizálása; ütemezési és szétküldési stratégiák (100 emberév, 3 év, kezdés 2010)
25. oldal a 30-ból
•
Litográfiai folyamatok túl a 32nm-es gyártáson; bemerítéses litográfia bővítése jobb anyagokkal és berendezésekkel; kettős expozíció és mérés; új reziszt és maszkkoncepciók (350 emberév, 3 év, kezdés 2009)
•
Fenntartható gyártás; a félvezetőgyártás környezeti hatásainak csökkentése; CO2 terhelés és a víz- és energiafelhasználás csökkentése (100 emberév, 4 év, kezdés 2009)
•
Összeszerelő technológia többfunkciós rendszer-a-tokban alkalmazásokhoz; szeletszintű feldolgozás Si-átvezetésen és 3D tokozási technológiákon keresztül; tesztelés és megbízhatóság ismert-jó-csippel. csip illesztés és kezelés; innovatív tokozási anyagok és folyamatok (350 emberév, 3 év, kezdés 2008)
•
Nagy átbocsátóképességű tesztelőplatformok logikai és analóg eszközökhöz és memóriákhoz; tesztelő-berendezések és BIST integrálása; szeleten végrehajtott megbízhatósági tesztek (100 emberév, 2 év, kezdés 2010)
•
Fejlett vizsgálati és ellenőrzési technikák, hogy megbirkózzunk az új termékekkel és gyártási technikákkal; ultrapontos mozgatórendszerek és a SEM-en túli új koncepciók kifejlesztése (100 emberév, 3 év, kezdés 2011)
26. oldal a 30-ból
A terv kivitelezése Prioritások és együttműködések A siker eléréséhez hosszú távú nagy financiális elkötelezettségre van szükség a JU minden partnere részéről. A múltból a jövőbe való sima átmenet garantálásához meg kell vizsgálni az összes meg levő mechanizmust és az ENIAC SRA védőernyője alá kell hangolni őket. Ide értendő az ENIAC SRA kutatási prioritások helyzetének biztosítása az FP7-ben, az MEDEA+ EUREKA klaszterhez és utódjához a CATRENE-hez igazodás irányítása és az odafigyelés az ENIAC testvérplatfomjában az ARTEMIS-ben folyó kiegészítő tevékenységekre. A JU állami és magánpartnerei a fő illetékesek az átmeneti folyamat irányítási elveinek meghatározásában. A MASP-al kapcsolatban az AENEAS Éves Munkaprogramokat (AWP) javasol, amelyekre az ENIAC JU éves projektpályázati kiírásait alapozza. Az Alprohgram-célkitűzések megvalósításába bevett témák végső kiválasztását az állami és magánrésztvevők szoros konzultációjával kell végezni. A kiválasztás fő kritériumai az ipari sürgősség, a más JU-kkal (nevezetesen ARTEMIS, Innovatív Gyógyászat és Tiszta Égbolt) való együttműködés (, együttműködés a párhuzamos Európai Technológiai Platformokkal (nevezetesen EPoSS és Photonics21), valamint illeszkedés az országos és EC célokhoz. Ez egy állandó folyamat lesz. Az RA-ban szereplő mindegyik Alprogramban a JU korlátozott számú nagy, vertikálisan integrált 2-4 év időtartamú projektet céloz meg amelyek reprezentatív bemutatókhoz vezetnek. A nagy projekt ebben az összefüggésben nem jelenti azt, hogy a részvétel csak nagy projektpartnerekre korlátozódik. Mindegyik integrált projektben meg kell találni az alapul vett európai nanoelektronikai K+F ökorendszer realisztikus képviseletét, ide értve a nagyvállalatokat, KKV-ket, intézeteket és egyetemeket. A hosszú távú kötelezettségekre korlátozott fedezettel rendelkező kisebb partnerek bevonásához az előnyben részesített mechanizmus az alvállalkozás a kezdeti projektpartnerek valamelyikével. Az ilyen alvállalkozási módba történő belépést a főprojekt elkezdése után is lehetővé kell tenni. Alternatívaként a nagy integrált projektek kiegészíthetők kisebb projektek csatolt rendszerével, hogy kapcsolatot teremthessünk olyan résztvevőkkel akik nem tudnak élni a közvetlen részvételi vagy alvállalkozási módokkal. Az ilyen csatolt projektek mellékpályázati kiírásokkal oldhatók meg a nagy projekt indulásának évét követő évben. A fent felsorolt K+F Alprogramok végrehajtása erősen fogja serkenteni a nanoelektronikai ökorendszert és a csúcstechnológiai gazdaságot Európában. Másrészről, ahhoz hogy hatékonyan és az egyes Alprogramokban kitűzött ambiciózus célokat megvalósítva felülkerekedjünk a globális technológiai kihívásokon, a nanoelektronika ökorendszer szöveteit táplálni és javítani is kell. Példák erre a technológiaátadási mechanizmusok, értéklánc hatások, oktatás, szabványosítás, közbeszerzés, szabályozás, infrastruktúra kezelése, ahogy azt az ENIAC SRA leírja. A JU-nak kell biztosítania, hogy ezekkel az ökorendszeri ügyekkel foglalkozzanak azáltal, hogy serkeni és illeszti azokat a tevékenységetek, amelyek érintik a már működő testületeket, ide értendő az AENEAS, MEDEA+/CATRENE, az ENIAC Tudományos Közösség Tanácsa és az európai országos és regionális kompetencia-klaszterek. Nyilvánvaló, hogy a JU-t körülvevő környezet bonyolult. A tapasztalatok megosztása lényeges és a rokon kezdeményezések és testületek erőforrásainak cseréje értékes teremtőerő lehet. Ezért az ENIAC JU megosztja Hivatali funkcióit az ARTEMIS JU-val, amennyire ez realisztikusan lehetséges. A JU a működési és tartalmi erőfeszítések hasznosítására fog törekedni a MEDEA+/CATRENE Hivatalokkal együttműködve is.
27. oldal a 30-ból
A pályáztatási folyamat irányelvei A JU minden évben egy pályázatkiírást fog indítani. 2009-től kezdődően egy opcionális Projektvázlat (PO) fordulót tervezünk amelyet a formális Teljes Projekt Pályázat (FPP) forduló követ. Ennek a kétlépéses folyamatnak az előrelátható ütemezése: pályázatkiírás februárban, PO zárás májusban, FPP zárás augusztusban, projektkiválasztás novemberben. Annak érdekében, hogy az ENIAC JU-beli első K+F projekteket év vége előtt elkezdhetők legyenek, az első kiírás a tervek szerint 2008 áprilisában lesz és augusztusban zárul, novemberi projektkiválasztással. A rövid határidőkre figyelemmel a projektkonzorciumokat FPP beadására kérjük ebben a pályázatkiírásban. Az FPP elkészítésének érdekében az AENEAS nyitott és informális műhelyeket rendez a projektkészítés és konzorciumépítés érdekében. A gyors kezdés lehetővé tételéért az AENEAS ösztönözni fogja a már meglevő kezdeményezések és konzorciumok átirányítását az RA célkitűzéseinek megvalósításában érintett területekre. A 2008-as és 2009-es kiírások kiegyensúlyozottan választanak az RA K+F alprogramjai közül az alábbi ütemezés szerint: Előzetes fókuszterületek a JU 2008-as és 2009-es kiírásaira.
2008 Nanoelektronika az energiáért és környezetért Nanoelektronika a szállításért és a mobilitásért Nanoelektronika a biztonságért Berendezések és anyagok a nanoelektronika számára Tervezési módszerek és eszközök a nanoelektronika számára
2009 Nanoelektronika az egészségért és wellnessért Nanoelektronika a kommunikációért Nanoelektronika az infoszórakoztatásért Berendezések és anyagok a nanoelektronika számára Tervezési módszerek és eszközök a nanoelektronika számára A javasolt tételek részletes listáját az ENIAC AWP2008 és AWP2009 fogja tartalmazni, amelyek 2008 márciusában illetve novemberében lesznek kiadva. A 2001-es és későbbi kiírások tartalma az ENIAC SRA 2009 novemberére tervezett harmadik kiadásával összhangban lesz meghatározva,
28. oldal a 30-ból
Hivatkozások AENEAS Articles of Association (www.eniac.eu) Council Regulation 72/2008 in OJ L30 of February 2008 p. 21 (http://eur-lex.euroap.eu) CATRENE White Book (Paris, 2007)
29. oldal a 30-ból
Függelék – ENIAC Stratégiai Kutatási Program 2007
30. oldal a 30-ból
