Beschleunigung des Übergangs zur Photonik mit wesentlich kürzerer FuE

Um den Übergang von elektronischen zu photonischen integrierten Schaltungen (PICs) zu beschleunigen, ist ein Durchbruch bei den Kosten und der Zykluszeit des Herstellungsprozesses erforderlich. Etteplan hat eine F&E-Lösung entwickelt, die diesen Prozess beschleunigt. Die Lösung nutzt eine einfache und effiziente blockbasierte Programmierschnittstelle über einen Standard-Webbrowser, die es dem Benutzer ermöglicht, die Produktionsabläufe selbst zu programmieren.

Unternehmen der Photonikindustrie, die neue Produkte oder Produktneuheiten entwickeln, die sich in der Übergangsphase vom Start-up zum Scale-up befinden und an den ersten Prototypen arbeiten, suchen nach Möglichkeiten, photonische Komponenten schnell und zuverlässig abzustimmen und ihre Produktentwicklung zu validieren. Trotz all dieser Entwicklungen wird das Wachstum der integrierten Photonik durch die langsame Prototypenherstellung und Forschung und Entwicklung behindert.

In internationalem Konsortium entwickelte Technologie

Das von der EU finanzierte Projekt ULTRAPHO zielt darauf ab, ein neuartiges Photonik-Konzept zu validieren und zu kommerzialisieren. Es wird die europäische Halbleiterindustrie auf dem Gebiet der Photonik-Technologien und -Geräte, die Graphen zur Erhöhung der Datenübertragungskapazität von Glasfasern nutzen, auf ein weltweit führendes Niveau heben. Ziel des Projekts ULTRAPHO FTI ist es, den Markt für photonische Kommunikationsgeräte zu verändern, indem eine bahnbrechende Technologie auf den Markt gebracht wird. Das Endziel besteht darin, ein neues, weltweit führendes Unternehmen in der Halbleiterindustrie in der EU zu gründen. Unterstützt von großen Unternehmen wie Nokia, Sony und GlobalFoundries werden die Mitglieder des Konsortiums weltweit führend auf dem aufstrebenden Gebiet der photonischen Technologien und Geräte sein.

Die grundlegend neuen photonischen Hochgeschwindigkeitsgeräte nutzen Graphen, um die Datenübertragungskapazität von Glasfasern zu erhöhen. Zusammen mit neuartigen Herstellungs- und Charakterisierungswerkzeugen und Technologien, die vom Konsortium entwickelt und vermarktet werden, wird die gesamte Wertschöpfungskette von der Herstellung bis zum Endprodukt abgedeckt. Das Konsortium vermarktet einen ultraschnellen und breitbandigen Graphen-Photodetektor, der für Rechenzentren oder 5G-Infrastrukturen von zunehmender Bedeutung ist.

"Die Flexibilität in der Produktionsreihenfolge der Verpackungslösung wurde zu einem entscheidenden Element".

Eine Lösung zur Beschleunigung von Forschung und Entwicklung im Bereich Photonik

Um den Übergang zur Photonik zu beschleunigen, hat Etteplan die "Etteplan Indigo" entwickelt. Eine modulare Maschinenplattform für die Montage einer breiten Palette mikrooptischer Elemente, wie dem Graphen-Photodetektor von Black Semiconductor und Graphenea. "Black Semiconductor und Grahenea entwickeln einen Photodetektor mit Graphen, der in der Lage ist, optische Signale in RF umzuwandeln und umgekehrt", erklärt Niels Jansen, Manager Engineering bei Etteplan. "Sie haben Etteplan gebeten, bei der Suche nach Lösungen für die Back-End-Montage dieses Produkts zu helfen. Da sich das Produkt noch in der Entwicklung befand, war die Flexibilität in der Produktionsreihenfolge der Verpackungslösung ein entscheidendes Element.

Normalerweise dauert es Tage, um die Maschinenplattform von Produkt X auf einen Test mit Produkt Y umzustellen. Wenn man für einen Produktwechsel das Portal in eine andere Position bringen oder eine andere Ausrichtungsroute wählen muss, nimmt dies bei einer SPS-Steuerung viel Zeit in Anspruch. Man muss sie erstellen, offline testen, Softwareänderungen verfolgen, und jemand muss vor Ort kommen, um die Einstellungen anzupassen, zu testen und zu validieren. Das summiert sich schnell auf sechs bis acht Stunden, vorausgesetzt, es steht ein Programmierer zur Verfügung, der diese Änderungen vornehmen kann.

Durch die einfache Änderung von Produktionsparametern oder kompletten Abläufen können mehrere Variationen des Produktdesigns schnell und bequem getestet und validiert werden, so dass die Entwicklung des Produkts qualitativ hochwertige Ergebnisse und eine begrenzte Vorlaufzeit erzielen kann. Etteplan hat eine Lösung entwickelt, die genau das ermöglicht. Basierend auf der Open-Source-Plattform Blockly kombiniert die Lösung eine einfache und effiziente blockbasierte Programmierschnittstelle über einen Standard-Webbrowser, mit der die Anwender die Produktionsabläufe selbst programmieren können."

"Die Lösung kombiniert eine einfache und effiziente blockbasierte Programmierschnittstelle über einen Standard-Webbrowser, damit die Anwender die Produktionsabläufe selbst programmieren können."

Machen Sie die Umstellung selbst

Etteplan Indigo' hat eine kurze Zykluszeit und ermöglicht eine schnellere Markteinführung von automatischen und präzisen Ausrichtungssystemen, während der Durchsatz im Vergleich zu derzeit verfügbaren Lösungen um das Zehnfache erhöht wird. "Am wichtigsten ist jedoch, dass die flexible Produktionslösung (FPS) es ermöglicht, die Änderungen für die Verpackung des nächsten Prototyps selbst zu programmieren", erklärt Niels Jansen, Manager Engineering bei Etteplan. "Eine visuell programmierbare Software steuert die SPS, ohne dass eine Programmierung durch den Maschinenhersteller erforderlich ist. Durch die Darstellung der Module in visuellen Blöcken ist es ein Kinderspiel, die Schritte der Verpackung zu verfolgen und anzupassen. Man braucht dafür keinen Doktortitel und kann auch relativ ungeschulte Mitarbeiter schnell und einfach in die Produktion einführen. Wir haben die Komplexität und die Abhängigkeit beseitigt, und das bringt eine Menge Geschwindigkeit."

"Unsere modulare Maschine ist auch finanziell attraktiv, was die Investition angeht, und die Maschine hat eine kleinere Stellfläche", erklärt Niels Jansen. "Es gibt keine drei oder vier Maschinen nebeneinander, die an unterschiedlichen Produkten arbeiten. Es gibt nur eine Maschine. Außerdem ist die Reproduzierbarkeit des konfigurierten, programmierten Laufs ein großes Plus. Das System ermöglicht es, den programmierten Produktionsablauf und die konfigurierten Parameter zu speichern, um sie zu einem späteren Zeitpunkt abzurufen und wieder zu verwenden. Wir wagen es daher aus gutem Grund, 'Etteplan Indigo' als 'photonischen Durchbruch' zu bezeichnen."

Ein weiterer Vorteil: kürzere Umrüstzeiten bei höherem Produktionsvolumen

Die Maschinenplattform erfüllt die spezifischen Anforderungen für den Einsatz in F&E-Umgebungen (Start-up) und Scale-up-Umgebungen und ermöglicht die präzise Montage optischer Elemente bei relativ niedrigen Investitionskosten. "Wenn Ihr Produktionsvolumen steigt, können Sie das System durch einfaches Hinzufügen von Modulen neu konfigurieren, um eine vollautomatische Montagelösung zu schaffen", erklärt Niels Jansen. "Der modulare Ansatz ermöglicht eine Maschine, die auf Ihre aktuellen Anforderungen zugeschnitten ist und gleichzeitig viel Raum für die Anpassung verschiedener Komponenten und Upgrades sowie für die Integration der Maschine in eine Montagelinie lässt."

"Neben den Vorteilen, die eine schnellere Umrüstung für F&E und Scale-ups mit sich bringt, sehen wir auch Unternehmen, die einen großen Bedarf an einer schnellen und einfachen Umrüstung der Verpackungsmaschine haben, um die Produktionsanforderungen zu erfüllen", erklärt Niels Jansen. "Ein gutes Beispiel sind Gießereien, die noch keine großen Mengen eines photonischen Produkts herstellen, sondern kleine Mengen verschiedener Produkte. Sie brauchen einen intelligenten Weg, um ihre Montageproduktion für andere und neue Produkte geeignet zu machen. Entscheidend für die Gießereien ist die Umrüstzeit. Gießereien, die in der Photonik tätig sind, wollen ihre Produktionslinie so einrichten, dass sie an einem Tag Produkt X und am nächsten Tag Produkt Y montieren können. Je schneller sie diese Umstellung vornehmen können, desto mehr können sie produzieren und desto schneller können sie die Anforderungen ihrer Kunden erfüllen. Sie wollen sich auf die Verbesserung und Herstellung des Endprodukts konzentrieren und nicht Ihre Zeit mit den Maschinen verbringen, die es herstellen. Diese innovative Software wird die Umrüstzeiten drastisch reduzieren."

"Ich bin überzeugt, dass wir Ihren F&E-Prozess mit unserer Softwarelösung deutlich beschleunigen können. Die Etteplan Indigo Photonic Assembly Platform wird auch Ihre Verpackungskosten und damit den Selbstkostenpreis Ihrer photonischen Geräte reduzieren."