Hochtemperatur Elektronik

Am Fraunhofer IMS werden integrierte Schaltungen, Sensoren und Aktoren in einer 0,35 µm SOI-CMOS Hochtemperatur-Technologie entwickelt und im eigenen Reinraum gefertigt.

Integrierte Schaltungen für Temperaturen bis 300 °C

Die Hochtemperatur-Technologie des Fraunhofer IMS erlaubt es, integrierte Schaltungen bei Temperaturen bis zu 300 °C zu betreiben.

Wir unterstützen Sie in der Realisierung von mikroelektronischen Schaltungen und Systemen für den Einsatz bis 300 °C. Erschließen Sie mit uns neue Anwendungsfelder oder optimieren Sie bestehende Systeme, zum Beispiel mit Blick auf Performance, Bauform oder Kühlung, durch den Einsatz von hochtemperaturfähigen integrierten Schaltungen (HT-ICs), realisiert in einer optimierten Hochtemperatur-SOI-CMOS Technologie. Profitieren Sie dabei von unserem Entwicklungs- und Fertigungs-Knowhow.

Die Mikroelektronik ist eine Schlüsseltechnologie für eine Vielzahl von Produkten des täglichen Lebens. Beim Einsatz in rauen Umgebungen, insbesondere bei hohen Temperaturen, erreicht konventionelle Elektronik allerdings schnell ihre Grenzen und lässt sich nur bis ca. 150 °C zuverlässig betreiben. Dennoch werden zum Beispiel Sensoren und Aktoren in industriellen Prozessen auch bei deutlich höheren Temperaturen benötigt und eingesetzt. Diese sind dann in der Regel aus rein passiven Bauelementen aufgebaut und die Elektronik wird abgesetzt außerhalb des heißen Bereichs betrieben, was zusätzlichen Bauraum erfordert und die Performance limitiert.

Hochtemperatur-Elektronik wird benötigt, um die Signale der Sensoren oder Aktoren vor Ort platzsparend und mit hoher Signalqualität im heißen Bereich zu verarbeiten. Zu diesem Zweck hat das Fraunhofer IMS  eine hochtemperaturfähige Silicon-On-Insulator (SOI) CMOS Technologie entwickelt, auf deren Basis integrierte Hochtemperatur-Elektronik realisiert werden kann. Einzelne Transistoren werden dabei nicht mehr über Dioden (pn-Übergänge), sondern dielektrisch durch ein vergrabenes Oxid voneinander isoliert, was die Leckströme um bis zu drei Größenordnungen reduziert. Eine zusätzliche Optimierung der Bauelemente ermöglicht einen performanten Betrieb von integrierten Schaltungen bis 300 °C. Um die Zuverlässigkeit der Hochtemperatur-Elektronik weiter zu erhöhen und die Degradation durch Elektromigration zu reduzieren, ist die Technologie außerdem mit einer Wolfram anstelle der sonst üblichen Aluminiummetallisierung ausgestattet. Die minimale Strukturgröße von 0,35 µm und bis zu vier Metalllagen erlauben die Realisierung von kompakten integrierten Systemen einschließlich kleiner eingebetteter Mikrocontroller.

Die Realisierung von integrierten Schaltungen für einen Temperaturbereich bis 300 °C erfordert ein gutes Verständnis des Temperaturverhaltens einzelner Bauelemente sowie möglicher parasitärer Effekte. Fraunhofer IMS verfügt über umfangreiches Knowhow in Entwurf und Realisierung von integrierter Hochtemperatur-Elektronik für den Einsatz in rauen Umgebungen und bei Temperaturen bis 300 °C.

Für die Entwicklung stehen entsprechende Standard- und IP-Bibliotheken zur Verfügung, die kontinuierlich erweitert werden.

Fraunhofer IMS bietet Ihnen Designunterstützung sowie die vollständige Realisierung Ihres hochtemperaturfähigen applikationsspezifischen ICs (HT-ASIC) von der Konzeptionierung bis zur Pilotfertigung.

Übersichtsseiten

Anwendungen

Durchgeführte Projekte im Bereich der analogen und digitalen Schaltungsentwicklung für Hochtemperatur-Anwendungen

Technologien

Wir entwickeln integrierte Schaltungen und Sensoren hoher Komplexität für Umgebungstemperaturen bis 300 °C in SOI-CMOS.

Leistungen

Im Bereich Hochtemperatur-Elektronik bietet das Fraunhofer IMS einen umfangreichen Leistungskatalog von der Konzeptstudie bis hin zur Fertigung an.

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