Photonic Integrated Circuit (PIC)-Technologien sind das lichtbasierte Äquivalent zu elektronischen Schaltungen - eine Technologie, die für bestehende Märkte in den Bereichen Kommunikation, medizinische Geräte, Sensoren und für aufstrebende Märkte wie Quantencomputing und Sicherheit immer wichtiger wird. Bestehende PIC-Fertigungsprozesse, insbesondere Verpackungs- und Testprozesse, sind jedoch schwer zu automatisieren, haben eine begrenzte Fertigungskapazität und sind kostspielig, wobei Verpackung und Test typischerweise über 75 % der gesamten Fertigungskosten ausmachen. Infolgedessen behindern die bestehenden PIC-Herstellungsprozesse die Einführung von PIC-Technologien in vielen Massenmärkten erheblich.

Um diese Herausforderung zu meistern, wird PhotonicLEAP neuartige Technologien für die Integration, das Packaging und den Test von PIC-Modulen auf Waferebene entwickeln, die die Kosten der PIC-Produktion um mehr als das Zehnfache senken, bestehende Anwendungen revolutionieren und völlig neue Märkte schaffen sollen.

PhotonicLEAP wird diese Technologien nutzen, um ein neuartiges SMT-PIC-Gehäuse (Surface Mount Technology) herzustellen, das zum ersten Mal wafer-skalierbar mehrere optische und elektrische Verbindungen beinhaltet. Die Projektteilhabenden werden diese Technologien durch Demonstratoren validieren - in Form eines optischen Hochgeschwindigkeits-Kommunikations-Transceivers und eines PIC-basierten medizinischen Sensors für die optische kardio-vaskuläre Diagnostik. Darüber hinaus werden die Technologien von der führenden europäischen PIC Packaging Pilot Line PIXAPP für die zukünftige Kommerzialisierung implementiert. PIXAPP hat eine umfangreiche und wachsende Nutzerbasis in verschiedenen Märkten.

Fraunhofer IZM trägt in diesem Projekt mit der Entwicklung und Herstellung von funktionalisierten Interposer-Dünnglas-Wafern bei - aktuell auf 200 mm Durchmesser, zukünftig skalierbar auf 300 mm. Dieses neuartige Glas-Trägersubstrat nimmt die einzubettenden photonischen PICs und elektronischen Treiber-ICs auf und stellt alle benötigten optischen, elektronischen, thermischen Verbindungen wafer-skaliert her. Diese neuartigen photonischen Packages werden konsequent auch mit laserstrukturiertem Dünnglas verschlossen um einfach als SMT-Komponente integriert werden zu können - so wie bereits in elektronischen Aufbauten etabliert.

Prof. Peter O'Brien, Leiter des Bereichs Photonics Packaging and Systems Integration bei Tyndall und Koordinator von PhotonicLEAP, sagte: "Wir freuen uns sehr über diese bedeutende Förderung durch die Europäische Kommission, die es uns ermöglichen wird, wirklich bahnbrechende photonische Packaging- und Testtechnologien zu entwickeln. Das Konsortium bringt eine Fülle von interdisziplinären Fähigkeiten und modernster Infrastruktur mit, um unsere ehrgeizigen Ziele zu erreichen. Wir sind zuversichtlich, dass die im Rahmen von PhotonicLEAP entwickelten photonischen Aufbau- und Verbindungstechnologien einen echten Einfluss auf die Verbreitung der Integrierten Photonik in Europa haben werden."

PhotonicLEAP wird von einem sehr erfahrenen Konsortium durchgeführt, das aus sechs führenden Forschungseinrichtungen und Unternehmen besteht, darunter das Tyndall National Institute, Fraunhofer (IZM & HHI), LPKF Laser & Electronic, ficonTEC Ireland, SUSS MicroOptics, Bosch, Eindhoven University of Technology - TU/e und Interuniversitry Micro-Electronics Centrum - IMEC.

(Text: Tyndall / PhotonicLEAP)