El Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC, socio de la línea piloto europea sobre Circuitos Fotónicos Integrados Avanzados

El Programa Chips de la Comisión Europea ha confirmado la elección de PIXEurope, la línea piloto europea de chips fotónicos avanzados, como la 5ª línea piloto de la Estrategia Europea de Chips, que entra así en la fase de negociación financiera y técnica.

En el marco de la Estrategia Europea de Chips, la llamada European Chips Act, la creación de PIXEurope persigue ofrecer plataformas tecnológicas de vanguardia, transformando y transfiriendo procesos y tecnologías fotónicas integradas innovadoras y disruptivas para acelerar su adopción industrial. El objetivo es la creación de tecnología de propiedad y fabricación europeas en un sector de capital importancia para la soberanía tecnológica y, por tanto, para la creación y mantenimiento de los correspondientes puestos de trabajo en la Unión.

En el consorcio de PIXEurope participan 20 entidades de España, Austria, Bélgica, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Polonia, Portugal, Países Bajos y Reino Unido, y estará coordinado a nivel continental por el ICFO, el Instituto de Ciencias Fotónicas (con sede en Barcelona).

En España, además, del ICFO y del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC; forman parte del consorcio la Universitat Politècnica de Valencia (UPV); la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M); y la Universidad de Vigo (UVigo).  La línea piloto está cofinanciada por el Ministerio para la Transformación Digital y la Función Pública del Gobierno de España y cuenta con el apoyo de la Generalitat de Cataluña.

El contexto de una demanda creciente de chips

Cada año, las necesidades de la sociedad digital aumentan considerablemente, como muestra el aumento del mercado mundial de circuitos integrados fotónicos (PIC), cuya producción se espera que crezca más de un 400% en los próximos 10 años. Para finales de la década, se prevé que el mercado mundial de la fotónica supere los 1,5 billones de euros, una cifra comparable a todo el producto interior bruto anual de España. Actualmente los chips fotónicos representan sólo un pequeño porcentaje de este mercado.

Este notable crecimiento se debe a la imperante necesidad y demanda de dispositivos para aplicaciones en ámbitos como las telecomunicaciones, la inteligencia artificial, la detección de imágenes, la automoción y la movilidad, la medicina y la asistencia sanitaria, el cuidado del medio ambiente, las energías renovables, la defensa y la seguridad, y una amplia gama de sectores de aplicaciones de consumo. Las características y especificaciones necesarias para tales aplicaciones las proporciona la combinación de chips microelectrónicos y chips fotónicos. Los primeros se encargan del procesamiento de la información mediante la manipulación de electrones dentro de circuitos basados en silicio y sus variantes, mientras que los segundos utilizan fotones en las gamas del espectro visible e infrarrojo en una amplia variedad de materiales.

A lo largo de los próximos 10 años y durante la fase operativa, la línea piloto impulsará la capacidad de producción y el potencial de innovación de las empresas europeas a un nuevo nivel, permitiéndoles desarrollar y fabricar prototipos de sus productos basados en chips fotónicos. Ayudará a las organizaciones de investigación a salvar la distancia entre el laboratorio y la fábrica explotando resultados científicos novedosos y acelerando la comercialización de esta investigación, en particular apoyando la creación de nuevas empresas de base tecnológica (start-ups).

En particular, la línea piloto contribuirá al diseño y desarrollo de una cadena de fabricación optimizada, con la participación de usuarios finales y socios industriales, para la evaluación de los procesos de producción que se transferirán a escala industrial, con el objetivo último de crear un ecosistema europeo único de PICs; estableciéndose, a nivel mundial, como la primera línea piloto de PICs totalmente integrada y que funciona en modo de acceso abierto para el usuario.

En este sentido, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC tendrá una participación significativa, ya que actuará como núcleo tecnológico liderando el grupo que incorporará nuevos equipamientos avanzados para la fabricación y la caracterización de chips fotónicos de nitruro de silicio, una de las tecnologías de integración monolítica con las que se trabajará en la línea piloto. Las otras tecnologías para fabricación de PICs estarán basadas en fosfuro de indio, silicio, silicio germanio, carburo de silicio y alumina.

La actividad del IMB-CNM en PIXEurope se enfoca en establecer una tecnología de nitruro de silicio con alta capacidad de integración y muy bajas pérdidas en propagación, dando lugar a circuitos fotónicos más compactos y eficientes energéticamente.

El Prof. de investigación del CSIC y responsable del proyecto en el IMB-CNM Carlos Domínguez señala que PIXEurope favorecerá la investigación y el desarrollo en un ámbito clave, como es la fotónica integrada; ayudando a la industria europea a mejorar su competitividad y posicionando a Europa en el mercado de las tecnologías avanzadas, reduciendo la dependencia tecnológica. “Europa dispone de los conocimientos científicos y de los recursos humanos y técnicos que se precisan para liderar la revolución fotónica a nivel mundial”, añade.

En cuanto a nuestro país, indica que “PIXEurope nos permitirá posicionarnos a nivel internacional como un foco tecnológico de primer orden, atrayendo y reteniendo talento, y mejorando la productividad de nuestras empresas”.

Joaquin Faneca, doctor e investigador del IMB-CNM, añade que “PIXEurope ofrece a los jóvenes investigadores una oportunidad excepcional de acceder a una amplia gama de tecnologías fotónicas integradas y adquirir experiencia práctica en diseño, fabricación y verificación. Contar con unas instalaciones tan avanzadas en Europa permite a los nuevos talentos desarrollar sus conocimientos, formar a la próxima generación de líderes en fotónica e impulsar la innovación en este campo en Europa”.

El IMB-CNM tiene actualmente una de las mayores Salas Blancas del sur de Europa, acreditada con la ISO9001 y preparada para producir prototipos y pequeñas series de chips bajo demanda de las empresas y de los grupos académicos. El IMB-CNM es el mayor centro de España dedicado a la investigación y desarrollo de Micro y Nano Tecnologías (MNTs) para aplicaciones electrónicas y fotónicas, con unas capacidades únicas en tecnología de silicio y materiales complementarios o afines que permiten la fabricación de componentes, circuitos y sistemas para diferentes campos de aplicación (comunicaciones, centros de datos, energía, medicina…). Pertenece al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y está acreditado como Unidad de Excelencia María de Maeztu por la Agencia Estatal de Investigación (2024-2028).

Además, el instituto forma parte del consorcio APECS, tercera línea piloto de la Chips JU, donde se desarrolla tecnología para la integración heterogénea y el encapsulado avanzado de sistemas microelectrónicos. Este consorcio está liderado por la institución Fraunhofer de Alemania. Hasta la fecha, el IMB-CNM es la única institución española que participa en dos líneas piloto.

También, en el marco de las convocatorias de la Chips JU, el IMB-CNM es la única institución que participa en las dos propuestas preseleccionadas para establecer Centros de Competencia en España, y en la única propuesta presentada para el desarrollo de la Plataforma Europea de Diseño. “Todo ello evidencia y refuerza nuestro papel como referencia del ecosistema de los semiconductores español y nuestro alto grado de representatividad en Europa”, explica Luis Fonseca, director del IMB-CNM.

Acerca de la Empresa Común (EC) Chips

La Empresa Común Chips de la Comisión Europea apoya la investigación, el desarrollo, la innovación y las futuras capacidades de fabricación en el ecosistema europeo de semiconductores. Fue lanzada por el Reglamento nº 2021/1085 del Consejo de la Unión Europea y modificada en septiembre de 2023 como parte de la Iniciativa Chips for Europe. Para hacer frente a la escasez de semiconductores y reforzar la autonomía digital de Europa, cuenta con una importante financiación de la UE, nacional/regional y de la industria privada de casi 11 000 millones de euros. La EC Chips está financiada por la Unión Europea, los Estados participantes en la EC Chips y miembros privados.

En abril de 2024, la EC Chips anunció la selección de cuatro líneas piloto para su implantación en Europa. Ahora, la línea piloto PIC se convierte en la quinta en entrar en negociaciones, en un esfuerzo clave para fortalecer la creación de capacidades y la innovación en Europa. En consonancia con los objetivos de la iniciativa Chips for Europe, se espera que esta línea piloto colabore estrechamente con las demás líneas piloto de la empresa común Chips (1, 2, 3 y 4), la plataforma de diseño y los centros de competencia.

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