Wie das Walther-Meißner-Institut mit einem standardisierten Indium-Bump-Interconnect-Verfahren auf einem automatisierten FINEPLACER® femto 2 erfolgreich supraleitende qubit-basierte Quantenprozessoren herstellt.
Das Walther-Meißner-Institut für Tieftemperaturforschung (WMI) ist ein Forschungsinstitut der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (BAdW).
Das WMI betreibt unter anderem Grundlagen- und angewandte Forschung auf dem Gebiet der niedrigen und ultraniedrigen Temperaturphysik, mit besonderem Fokus auf Quantensysteme und Quantencomputing sowie auf Magnetismus, Supraleitung und Spintronik. Das Institut entwickelt außerdem Methoden und Messtechniken für tiefe und ultratiefe Temperaturen zur Charakterisierung von Quantensystemen sowie Methoden zum Wachstum von Einkristallen und Dünnschichtstrukturen.
Das WMI befindet sich in Garching bei München, oft auch „Isar Valley“ genannt, da zahlreiche Unternehmen und Organisationen in den letzten Jahren ihre Forschungs- und Entwicklungszentren in diese Region verlagert haben.
Hochpräzise Die-Bonder für den Bau von Quantenprozessoren mit 100 Qubits benötigt
Die Anforderungen an Prozessor-Designs mit 100 funktionalen Qubits und mehr verlangten nach Bonding-Genauigkeit im Submikrometerbereich für empfindliche Indium-Bump-Interconnects, überlegene Präzision bei der Handhabung aller prozessrelevanten Parameter wie Koplanarität und Ebenheit sowie eine genaue Steuerung des Bondline-Abstands.
Das WMI suchte nach einem Anbieter, der kontinuierliche Unterstützung in der Prozessentwicklung bieten konnte. Ein Partner, der sich um die Die-Bonding-Aspekte der Anwendung kümmert, würde es dem WMI ermöglichen, sich auf die Feinheiten von Design und Herstellung von Quantenchips zu konzentrieren.
Zudem forderte das WMI ein benutzerfreundliches All-in-One-System, das einfach zu programmieren und zu bedienen ist. Das Institut hat eine hohe Fluktuation von Doktoranden und Masterstudenten, die jährlich das Gerät für spezifische und parallele Projekte nutzen würden.
Bei der Marktrecherche stellte das WMI fest, dass nur zwei Anbieter für Die-Bonder in der Lage waren, die Anforderungen zu erfüllen – einer davon war Finetech.
Automatisiertes, standardisiertes Indium-Bump-Interconnect-Bonding und mehr
Nachdem sich das WMI an Finetech gewandt hatte, besuchte es die Reinräume in Berlin für Demo-Versuche mit eigenen Proben. In Live-Bonding-Sessions, einschließlich Reinigungsroutinen und Programmen zur Mustererkennung, konnte das WMI die Maschine testen und feststellen, dass sie die Anforderungen erfüllt.
Aufgrund des großen Werts der gebondeten Komponenten ist Prozess-Reproduzierbarkeit entscheidend. Da in jedem Zyklus nur wenige Komponenten hergestellt werden, muss die Erfolgswahrscheinlichkeit maximiert werden. Vor diesem Hintergrund entschied sich das WMI für ein vollständig automatisiertes FINEPLACER® femto 2 System.
Das WMI stellte fest, dass mit der Wahl auf Finetech mehrere Vorteile verbunden waren:
- Finetech führte das WMI in eine standardisierte, benutzerfreundliche und effiziente Lösung für das Cold-Compression-Bonding von Mikrobump-Indium-Interconnect-Arrays ein, die sich für die Produktion eignet und mehrere Chip-Montagen parallel ermöglicht.
- Dank seiner modularen und erweiterbaren Architektur erwies sich der FINEPLACER® femto 2 als zukunftssichere Lösung, da die Anforderungen an die Genauigkeit weiter steigen und das Gerät möglicherweise in anderen Projekten mit unterschiedlichen Anforderungen eingesetzt werden kann.
- Die Expertise der Finetech-Mitarbeiter und Produktspezialisten reichte weit über das Die-Bonding hinaus und überzeugte das WMI.
- Finetech entwickelte auch Lösungen für zusätzliche Herausforderungen wie die optimale Materialvorbereitung sowie chemische oder Plasma-Reinigung.
- Die regionale Nähe, der schnelle Service und eine direkte Hotline zu den Anwendungsspezialisten gaben dem WMI das Vertrauen, dass Finetech der ideale Partner für dieses anspruchsvolle Projekt war.
Erfolgreiche Partnerschaft im Streben, das Quantencomputing voranzutreiben
Mit Unterstützung von Finetech erhielt das WMI Zugang zu einer standardisierten Indium-Bump-Interconnect-Lösung für die Montage hochmoderner Quantenprozessor-Chips.
Kernstück ist der automatisierte Submikrometer-Die-Bonder FINEPLACER® femto 2, der für das WMI entscheidend ist, um Bondtests durchzuführen und die Fertigungskapazitäten für hochmoderne supraleitende Quantenprozessoren hochzufahren. Um die Produktionsraten weiter zu erhöhen, plant das WMI die Entwicklung von Chip-Stapeln und Fan-out-Packaging-Designs.
Da es sich um ein dynamisches Technologiefeld handelt, hält Finetech das WMI stets auf dem neuesten Stand, beispielsweise durch Plasma-Reinigungslösungen und kontinuierliche Verbesserungen an den Hardware- und Softwaremodulen der Maschine.
Bei einem ehrgeizigen Projekt wie diesem ist eine enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit von großer Bedeutung. Zwischen dem WMI und Finetech war dies ein wesentlicher Erfolgsfaktor und ermöglicht eine kontinuierlich wachsende Partnerschaft im Bestreben, die Technologie des Quantencomputings voranzutreiben.
