Schnell und einfach PIC-Wafer testen: Produktinnovation für einen Wachstumsmarkt der Zukunft

Produziert werden PICs der verschiedensten Bauarten auf Wafern mit den klassischen Verfahren und dem vorhandenen Equipment der etablierten Halbleiterhersteller. Die Herstellung der Wafer verläuft dabei nahezu analog zu der von elektronischen Bauelementen. Neue Herausforderungen liegen vor allem beim finalen Wafer-Testing, das aufgrund der zusätzlichen optischen Tests vom Test-Durchsatz der Mikroelektronik-Industrie noch Lichtjahre entfernt ist. Aktuell müssen für jeden zu prüfenden Chip die optischen Schnittstellen des Testgerätes im Sub-Mikrometerbereich neu ausgerichtet werden, was aufgrund der Vielzahl von Chips pro Wafer einen enormen zusätzlichen Zeitaufwand von bis zu mehreren Stunden pro Wafer bedeutet. Teilweise können so nur einzelne Wafer pro Tag gemessen werden.

Mit der neuen Jenoptik-Lösung, die auf einem Justage-insensitiven optischen Konzept basiert, reduziert sich diese zusätzliche Testzeit eines PIC-Wafers auf wenige Minuten, wodurch Wafer in wenigen Stunden komplett gemessen werden können. Die neue Technologie erlaubt auch parallele Tests von mehreren Chips und kann somit die Mess-Zeit deutlich reduzieren. Die opto-elektronische Prüfkarte kann in handelsübliche Wafer-Prober für die Mikroelektronik integriert werden und ist auf ein individuelles PIC-Layout und spezifische Testanordnungen leicht anpassbar.

Für die Wafer-Inspektion in der Halbleiterfertigung ist Jenoptik langjähriger Lieferant und Partner der Halbleiter-Ausrüstungsindustrie und kann auf umfassendem Prozess-Know-how aufbauen. Mit der neuen UFO Probe®-Technologie steigt Jenoptik in den Markt für PIC-Wafer-Testing in der Halbleiterindustrie ein.

Um die Technologie zu optimieren, weiterzuentwickeln und zu vermarkten, kooperiert Jenoptik mit Probecard-Herstellern und ist auch mit Endanwendern im engen Kontakt. So vereint die neuartige hybride Probecard elektrische und optische Prüfungen in nur einer Lösung. Dadurch können mehrere, beliebig angeordnete optische und elektrische Kanäle eines PIC getestet und damit der Bedarf an opto-elektronischen Tests für hochvolumige Applikationen abgedeckt werden. Den ersten Serienlauf hat die neue Technologie bereits Ende 2020 erfolgreich bestanden.

PICs in optischen Transceivern übertragen Daten nicht mit Elektronen, sondern mit Licht. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und gleichzeitig größere Bandbreiten. So sind sie in der klassischen Datenübertragung wie großen Rechenzentren und Daten-Übertragungskabeln im Einsatz, aber zum Beispiel auch in der Gensequenzierung und Blutanalyse. Vor allem für IoT-Anwendungen (Internet of Things) werden PICs aufgrund ihres flexiblen Chipdesigns und der sehr guten Chip- und Performanceeigenschaften eine wachstumsstarke Zukunft vorausgesagt. Diese beginnt gerade erst, denn Basis für viele neue Anwendungen ist das kommende 5G-Netz. Der Gesamtmarkt für PICs soll den Berechnungen eines Marktforschungsinstituts entsprechend von 4 Mrd USD in 2018 auf mehr als 19 Mrd USD in 2024 ansteigen und damit im Schnitt um mehr als 44 Prozent jährlich wachsen. Das starke Wachstum wird vor allem von Sensoren, LiDAR, Handys und Assistenzsystemen für Echtzeitreaktionen in Fahrzeugen und in Produktionsumgebungen getrieben.