QuantumDiamonds a installé son système QDm.1 dans les locaux d’Integrated Service Technology (iST) à Hsinchu, Taïwan, l’un des centres névralgiques de l’industrie mondiale des semi-conducteurs. Cette mise en service marque la première installation en Asie de l’entreprise allemande et positionne sa technologie de microscopie quantique avec diamants au sein d’un laboratoire d’analyse de défaillances, travaillant pour des fabricants de puces de premier plan.

Ce développement a une portée plus vaste qu’il n’y paraît. Alors que les semi-conducteurs progressent vers des emballages 2,5D et 3D, avec des chiplets, des réseaux d’alimentation par l’arrière et des matériaux tels que le nitrure de galium ou le carbure de silicium, localiser une défaillance électrique sans endommager le dispositif devient de plus en plus complexe. Les chips ne sont plus simplement plus petits : ils sont également plus denses, empilés et leur inspection exige des méthodes de plus en plus sophistiquées.

QDm.1 exploite la Quantum Diamond Microscopy, une technique basée sur la présence de centres nitrure-vacance dans les diamants. Ces défauts contrôlés, intégrés à la matrice cristalline, permettent de mesurer des champs magnétiques d’une très faible intensité. Puisque les courants électriques génèrent des champs magnétiques, le système peut reconstituer le tracé du courant à l’intérieur d’un chip ou d’un encapsulant, sans avoir besoin de le couper, le poncer ou l’ouvrir couche par couche.

Taïwan, un lieu stratégique pour valider cette technologie

Le choix de Hsinchu ne relève pas du hasard. La ville concentre une partie essentielle de l’écosystème taïwanais des semi-conducteurs, allant de la fabrication avancée aux tests, en passant par l’emballage, les matériaux, la conception et l’analyse de défaillances. Installer QDm.1 chez iST permet à QuantumDiamonds de positionner sa technologie à proximité des clients qui rencontrent le plus de limites avec les méthodes d’inspection traditionnelles.

iST est un acteur majeur dans la vérification, l’analyse de défaillances, la fiabilité et les tests pour l’industrie des chips. Dans cet environnement, QDm.1 s’intègre au laboratoire d’analyse de défaillances pour aider à inspecter des interconnexions denses et des architectures complexes, sans porter atteinte à l’intégrité du dispositif testé. Pour les fabricants manipulant des puces coûteuses, des prototypes avancés ou des modules à haute valeur, éviter une inspection destructive permet d’économiser du temps, de l’argent et des échantillons.

Kevin Berghoff, le PDG de QuantumDiamonds, considère l’installation à Taïwan comme une validation que la détection quantique est prête à s’adapter à des environnements industriels exigeants. Peter Lemmens, responsable pour la région APAC, a souligné que Hsinchu offre une plateforme particulièrement précieuse pour démontrer ce que cette technologie peut apporter aux écosystèmes de Taïwan, du Japon et de Corée.

Quelques semaines auparavant, la société avait déjà franchi une étape importante en installant un système QDm.1 chez Eurofins EAG Laboratories, à Sunnyvale en Californie. Avec cette première implantation aux États-Unis et maintenant cette présence à Taïwan, QuantumDiamonds cherche à étendre son influence au-delà du laboratoire européen vers deux pôles clés où se décide une large part de la fabrication et de la validation des puces avancées.

Les limites des méthodes actuelles d’analyse

Depuis des années, l’inspection de défaillances dans les semi-conducteurs repose sur des techniques telles que la microscopie, la radiographie X, la thermographie, le probing électrique, la coupe physique ou la préparation destructrice d’échantillons. Si ces méthodes restent utiles, chaque nouvelle génération de puces complique leur application. La multiplication des couches, l’intégration plus serrée des interconnexions et l’évolution vers des emballages avancés déplacent une partie du problème du plancher de silicium à l’intégration système complète.

Une étude scientifique récente sur l’application de la Quantum Diamond Microscopy à une puce avec emballage Integrated Fan-Out Package-on-Package, utilisée notamment dans l’iPhone, illustre parfaitement cette problématique. Les couches de redistribution denses et les interconnexions enfouies limitent la capacité des techniques conventionnelles à repérer les défauts sans détruire le dispositif. Elle valide QDM comme une méthode non destructive capable de visualiser les trajets de courant et de localiser les courts-circuits à l’intérieur de modules complexes.

Ce potentiel est particulièrement pertinent pour les architectures 2,5D et 3D, où plusieurs puces, mémoires et interposers fonctionnent ensemble dans un même boîtier. La détection de courants via des réseaux d’alimentation par l’arrière, une technique adoptée par de grands fabricants pour améliorer la performance et la densité, bénéficie aussi de cette capacité. Lorsque la distribution d’énergie devient plus sophistiquée et moins visible, la cartographie des courants sans endommager le chip permet d’identifier rapidement les défauts qui auparavant nécessitaient souvent plusieurs jours d’analyse.

De même, les matériaux à large bande comme le GaN et le SiC, de plus en plus utilisés dans la puissance, la radiofréquence, l’automobile, l’énergie et les télécommunications, posent des défis spécifiques en termes de fiabilité et de caractérisation. Une technologie capable d’observer les courants internes sans intervenir physiquement peut aider à détecter les points chauds électriques, les défauts d’interconnexion ou les comportements anormaux dans ces dispositifs précieux.

L’Europe souhaite renforcer la métrologie pour les chips

Fondée en 2022 en tant que spin-off de l’Université Technique de Munich, QuantumDiamonds voit actuellement sa technologie validée aux États-Unis et en Asie, tout en conservant ses racines industrielles européennes. En décembre 2025, la société a annoncé un plan d’investissement de 152 millions d’euros pour bâtir à Munich une usine dédiée à la production de systèmes d’inspection de puces fondés sur la détection par capteurs quantiques. Ce projet devrait bénéficier d’un soutien public important, notamment du gouvernement allemand et de la région de Bavière, dans le cadre du European Chips Act.

Ce point revêt une importance stratégique pour l’Europe. La région cherche à renforcer sa position dans la chaîne de valeur des semi-conducteurs, au-delà de la simple construction d’usines de wafers. Elle a besoin d’équipements, de métrologies, de matériaux, de logiciels de conception, d’emballages avancés et d’outils d’inspection. Des sociétés comme ASML ont montré qu’une entreprise européenne peut devenir un acteur clé de l’industrie globale en occupant une position critique dans cette chaîne. QuantumDiamonds vise une mission similaire : apporter une solution innovante à un goulet d’étranglement technologique que rencontrent tous les fabricants avancés.

L’installation du QDm.1 à Taïwan ne garantit pas pour autant un statut systémique de fournisseur indispensable. La mise en œuvre de nouvelles méthodes dans la fabrication des semi-conducteurs est lente, exigeante et dépendante de tests comparatifs, de support technique, d’intégration dans les processus et de reproductibilité à l’échelle industrielle. Néanmoins, elle démontre que la détection quantique commence à sortir du cadre académique pour trouver des cas d’usage concrets.

Pour les fabricants, l’intérêt est clair : détecter les défauts plus précocement, avec moins de destructions d’échantillons, tout en obtenant davantage d’informations sur ce qui se passe à l’intérieur des modules. Dans une industrie où la performance de fabrication et le délai de diagnostic peuvent influencer des millions d’euros, la réduction de l’incertitude dans l’analyse de défaillances constitue une avancée stratégique.

La course à l’Intelligence Artificielle, aux chiplets et au packaging avancé ne se limite pas à des GPU ou à des processus de fabrication plus fins. Elle nécessite également des outils capables de vérifier le bon fonctionnement des architectures, même les plus complexes. QuantumDiamonds cherche à démontrer que l’utilisation de diamants, comme capteurs quantiques, peut ouvrir une nouvelle fenêtre vers l’intérieur des circuits intégrés les plus sophistiqués.

Questions fréquentes

Que vient d’installer QuantumDiamonds en Taïwan ?
QuantumDiamonds a déployé son système QDm.1 dans le laboratoire d’analyse de défaillances de iST, à Hsinchu. C’est sa première installation en Asie.

Qu’est-ce que la Quantum Diamond Microscopy ?
C’est une technique d’inspection utilisant des centres nitrure-vacance dans les diamants pour mesurer des champs magnétiques très faibles et reconstituer le parcours des courants dans les puces ou les modules, sans les détruire.

Pourquoi est-ce crucial pour les puces 2,5D et 3D ?
Parce que ces puces comportent des interconnexions denses, des couches enterrées et des structures difficiles à examiner avec les méthodes traditionnelles. La détection non destructive accélère la localisation des défauts.

QuantumDiamonds est une entreprise européenne ?
Oui. Issue de l’Université Technique de Munich en 2022, elle prévoit d’investir 152 millions d’euros pour une usine de fabrication à Munich, consolidant son ancrage européen.