IBM Research Albany Nanotech Center є моделлю для наслідування для CHIPS Act

З ухваленням Конгресом закону CHIPS+ і його незабаром підписанням президентом Сполучених Штатів багато уваги приділено будівництву нових мегазаводів з виробництва напівпровідників Intel, TSMC і Samsung. Але крім виробничої сторони напівпровідникового бізнесу, існує значна потреба інвестувати в суміжні галузі, такі як дослідження, навчання талантів, розвиток малого та середнього бізнесу та академічна співпраця. Нещодавно я мав нагоду оглянути яскравий приклад такого об’єкта, який об’єднує всі ці інші аспекти виробництва чіпів у тісне партнерство промисловості, уряду та академічних закладів. Це партнерство триває вже понад 20 років в Олбані, Нью-Йорк, де IBM Research має центр нанотехнологій, який розташований поруч із кампусом Олбані Університету штату Нью-Йорк (SUNY). Завдяки значним інвестиціям штату Нью-Йорк через агентство розробки New York Creates NY CREATES, IBM у тісному партнерстві з декількома університетами та галузевими партнерами розробляє найсучасніші технології обробки напівпровідників у робочих лабораторіях для наступного покоління комп’ютерних мікросхем.

Центр надає унікальну можливість для досліджень напівпровідників – його відкрите середовище сприяє співпраці між провідними постачальниками обладнання та матеріалів, дослідниками, інженерами, науковцями та постачальниками EDA. В даний час IBM співпрацює з компанією Samsung Electronics у сфері виробництва та досліджень, а минулого року було оголошено про співпрацю з Intel. Ключові постачальники чіпів, такі як ASML, KLA та Tokyo Electric (TEL), встановили обладнання та активно співпрацюють з IBM, розробляючи передові процеси та метрологію для передових технологій.

Ці засоби коштують недешево. Щоб досягти кожного нового прориву, потрібні мільярди доларів інвестицій і багато років досліджень. Наприклад, виробництво високоякісних металевих воріт тривало 15 років; транзистор FinFET, важливий сьогодні, знадобилося 13 років; і транзистор наступного покоління, gate-all-around/nano sheet, який Samsung зараз запускає у виробництво, розроблявся протягом 14 років. Крім того, вартість виробництва чіпів на кожному новому вузлі процесу зростає на 20-30%, а витрати на дослідження та розробки подвоюються для розробки кожного вузла. Щоб продовжувати підтримувати цей стратегічний розвиток, потрібне партнерство між промисловістю, академічними колами та урядом.

IBM робить інвестиції

Ви можете запитати, чому IBM, яка протягом багатьох років розпродала свої потужності з виробництва напівпровідників, так бере участь у цьому глибокому та дорогому дослідженні. Ну, наприклад, IBM дуже, дуже добре розробляє напівпровідникові процеси. Протягом десятиліть компанія впроваджувала кілька критичних напівпровідникових технологій. Але добре володіння технологіями не оплачує рахунки, тому друга мотивація IBM полягає в тому, що компанії потрібні найкращі технології для власних комп’ютерів Power і Z. З цією метою IBM насамперед зосереджується на розробках, які підтримують високопродуктивні обчислення та обробку AI.

Додаткові стратегічні постачальники та партнери допомагають масштабувати ці інновації за межами лише внеску IBM. Найкраще обладнання від постачальників обладнання світового класу є випробувальним стендом для партнерів, щоб експериментувати та розвивати найсучасніші технології. IBM разом зі своїми партнерами по обладнанню створила спеціалізоване обладнання, де це було необхідно для експериментів, які перевищують можливості стандартного обладнання.

Але IBM досягає успіху, лише якщо зможе перенести технологію з лабораторій у виробництво. Для цього IBM і Samsung тісно співпрацюють над розробкою процесів і передачею технологій.

БІЛЬШЕ ВІД ФОРБІВIBM йде вертикально до масштабування транзисторівBy Кевін Крюелл

Нанотехнологічний центр узгоджується з Законом про CHIPS, оскільки він дозволить Сполученим Штатам стати лідером у виробничих технологіях. Це також може дозволити невеликим компаніям випробовувати інноваційні технології в цьому закладі. Нинішня чудова будівля працює в режимі 24/7/365 і активно використовується, але є місце для будівництва іншої будівлі, яка може удвічі значно збільшити простір чистої кімнати. Також є план будівлі, яка зможе підтримувати наступне покоління обладнання ASML EUV під назвою high NA EUV.

Майбутнє вертикальне

Місце в Олбані також є центром досліджень технології чіплетів. У міру того як масштабування напівпровідників сповільнюється, унікальні рішення для упаковки багатокристалічних мікросхем стануть нормою для високопродуктивних і енергоефективних обчислень. IBM Research має активну програму розробки унікальних 2.5D і 3D технологій укладання штампів. Сьогодні переважною підкладкою для створення цих чіпів з декількома кристалами все ще є кремній, виходячи з наявності інструментів і виробничих знань. Існують унікальні етапи процесу, які необхідно розробити для обробки спеціалізованої обробки, включаючи методи лазерного роз’єднання.

IBM також співпрацює з виробниками тестового обладнання, оскільки створення 3D-структур за допомогою чіплетів представляє деякі унікальні проблеми тестування. Сторонні постачальники EDA також повинні брати участь у процесі розробки, оскільки кінцева мета розробки на основі чіплетів полягає в тому, щоб мати можливість поєднувати мікросхеми з різних вузлів процесу та різних ливарних виробництв.

Сьогодні технологія чіплетів є зародковою, але в майбутньому ця технологія абсолютно знадобиться для створення наступного покоління апаратного забезпечення центрів обробки даних. Це ситуація, коли економіка та технології поєднуються в потрібний час.

Підсумки

Нанотехнічний центр Олбані є зразком для напівпровідникової промисловості та демонструє один із способів об’єднати дослідників з різних дисциплін та різних організацій для просування найсучаснішої напівпровідникової технології. Але цю модель також потрібно розширити та відтворити по всій Північній Америці. З більшим фінансуванням і більшим масштабом також потрібна відповідна кваліфікована робоча сила. Саме тут США повинні інвестувати в освіту STEM нарівні з Космічною гонкою кінця 1950-х і такими сайтами, як Олбані, які пропонують дослідження та розробки передових процесів, які мають надихнути більше студентів вивчати фізику, хімію та електротехніку, а не у створення наступного криптовалютного стартапу.

_{Tirias Research відстежує та консультує компанії в екосистемі електроніки від напівпровідників до систем і датчиків до хмари. Члени дослідницької групи Tirias консультували IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung та інші ливарні компанії.}