IBM Research Albany Nanotech Center on mudel, mida CHIPS-seaduse jaoks jäljendada

Seoses CHIPS+ seaduse vastuvõtmisega Kongressi poolt ja selle peatse allkirjastamisega Ameerika Ühendriikide presidendi poolt on Inteli, TSMC ja Samsungi poolt uute pooljuhtide tootmise megasiitide ehitamisele palju tähelepanu pööratud. Kuid lisaks pooljuhtide äri tootmise poolele on märkimisväärne vajadus investeerida seotud valdkondadesse, nagu teadusuuringud, talendikoolitus, väikeste ja keskmise suurusega ettevõtete arendamine ning akadeemiline koostöö. Mul oli hiljuti võimalus tutvuda sellise rajatise suurepärase näitega, mis ühendab kõik need muud kiibi tootmise aspektid tihedasse tööstus-, valitsus- ja akadeemilisse partnerlusse. See partnerlus on kestnud üle 20 aasta Albany New Yorgis, kus IBM Researchil on nanotehnoloogia keskus, mis asub New Yorgi osariigi ülikooli (SUNY) Albany ülikoolilinnaku kõrval. New Yorgi osariigi märkimisväärse investeeringuga arendusagentuuri New York Creates NY CREATES kaudu arendab IBM tihedas koostöös mitmete ülikoolide ja tööstuspartneritega töölaborites tipptasemel pooljuhtprotsesside tehnoloogiaid järgmise põlvkonna arvutikiipide jaoks.

Keskus pakub ainulaadset rajatist pooljuhtide uurimiseks – selle avatud keskkond hõlbustab koostööd juhtivate seadmete ja materjalide tarnijate, teadlaste, inseneride, akadeemikute ja EDA müüjate vahel. Praegu on IBMil tootmis- ja uurimispartnerlus Samsung Electronicsiga ning eelmisel aastal teatati uurimispartnerlusest Inteliga. Peamised kiibivalmistamise tarnijad, nagu ASML, KLA ja Tokyo Electric (TEL) on seadmed installinud ja töötavad aktiivselt IBM-iga, arendades tipptasemel tehnoloogiate jaoks täiustatud protsesse ja metroloogiat.

Need rajatised ei ole odavad. Iga uue läbimurde saavutamiseks on vaja miljardeid dollareid investeeringuid ja pikki aastaid uurimistööd. Näiteks High-k metallväraval kulus toodetesse sisenemiseks 15 aastat; tänapäeval hädavajalik FinFET-transistor võttis aega 13 aastat; ja järgmise põlvkonna transistor, gate-all-around/nano sheet, mille Samsung praegu tootmisse paneb, töötati välja 14 aastat. Lisaks kasvavad kiipide valmistamise kulud igas uues protsessisõlmes 20–30% ning uurimis- ja arendustegevuse kulud kahekordistuvad iga sõlme arenduse puhul. Selle strateegilise arengu toetamise jätkamiseks peab tööstuse, akadeemiliste ringkondade ja valitsuse vahel olema partnerlus.

IBM teeb investeeringu

Võite küsida, miks IBM, kes müüs aastate jooksul maha oma pooljuhtide tootmisrajatised, on sellesse sügavasse ja kulukasse uuringusse nii kaasatud. Näiteks IBM on pooljuhtprotsesside arendamisel väga-väga hea. Ettevõte on aastakümnete jooksul olnud teerajajaks mitmele kriitilisele pooljuhttehnoloogiale. Kuid tehnoloogias hea olemine ei maksa arveid, seega on IBMi teine ​​​​motivatsioon see, et ettevõte vajab oma Power- ja Z-arvutite jaoks parimat tehnoloogiat. Selleks on IBM keskendunud eelkõige arendustele, mis toetavad kõrgjõudlusega andmetöötlust ja tehisintellekti töötlemist.

Täiendavad strateegilised tarnijad ja partnerid aitavad neid uuendusi lisaks IBM-i panusele laiendada. Maailmatasemel seadmete tarnijate parimad seadmed pakuvad partneritele katsealuseid tipptasemel tehnoloogia katsetamiseks ja edendamiseks. IBM on koos oma varustuspartneritega ehitanud spetsiaalseid seadmeid, kus on vaja katsetada standardseadmetest kaugemale.

Kuid IBM saavutab edu ainult siis, kui suudab tehnoloogia laboritest tootmisse üle kanda. Selleks on IBM ja Samsung teinud protsesside arendamise ja tehnosiirde kallal tihedat koostööd.

ROHKEM KONKURSIDESTIBM hakkab transistoreid vertikaalselt skaleerimaBy Kevin Krewell

NanoTech Center on kooskõlas CHIPS-i seadusega, kuna see võimaldab Ameerika Ühendriikidel arendada tootmistehnoloogiate juhtpositsiooni. Samuti võib see võimaldada väiksematel ettevõtetel katsetada selles rajatises uuenduslikke tehnoloogiaid. Praegune uhke hoone töötab 24/7/365 ja on suure kasutusega, kuid seal on ruumi veel ühe hoone ehitamiseks, mis võib kahekordistada oluliselt puhta ruumi pinda. Samuti on kavas hoone, mis suudab toetada järgmise põlvkonna ASML EUV seadmeid, mida nimetatakse kõrge NA EUV-ks.

Tulevik on vertikaalne

Albany sait on ka kiibitehnoloogia uurimise keskus. Kuna pooljuhtide mastaapimine aeglustub, muutuvad mitmekihiliste kiipide ainulaadsed pakkimislahendused suure jõudlusega ja energiatõhusa andmetöötluse normiks. IBM Researchil on aktiivne programm ainulaadsete 2.5D ja 3D virnastamistehnoloogiate arendamiseks. Tänapäeval on nende mitmekihiliste kiipide ehitamiseks eelistatud alusmaterjal endiselt valmistatud ränist, mis põhineb tööriistade ja tootmisalaste teadmiste olemasolul. Spetsiaalse töötlemisega tegelemiseks tuleb välja töötada ainulaadsed protsessietapid, sealhulgas laserkiudude eemaldamise tehnikad.

IBM teeb koostööd ka testimisseadmete tootjatega, sest kiibistikuga 3D-struktuuride ehitamine kujutab endast ainulaadseid testimisprobleeme. Arendusprotsessis peavad osalema ka kolmanda osapoole EDA müüjad, sest kiibipõhise disaini lõppeesmärk on kombineerida erinevatest protsessisõlmedest ja erinevatest valukodadest pärit kiipe.

Tänapäeval on kiibitehnoloogia algfaasis, kuid tulevikus on seda tehnoloogiat kindlasti vaja järgmise põlvkonna andmekeskuse riistvara ehitamiseks. See on olukord, kus majandus ja tehnoloogia saavad õigel ajal kokku.

kokkuvõte

Albany NanoTech Center on pooljuhtide tööstuse mudel ja see näitab ühte võimalust tuua erinevate teadusharude ja organisatsioonide teadlased kokku, et edendada tipptasemel pooljuhttehnoloogiat. Kuid seda mudelit tuleb ka laiendada ja korrata kogu Põhja-Ameerikas. Suurema rahastamise ja suurema mastaabi tõttu on vaja ka asjakohaselt kvalifitseeritud tööjõudu. Siin peab USA tegema investeeringuid STEM-haridusse, mis on samaväärne 1950. aastate lõpu kosmosevõistlusega ja sellistesse saitidesse nagu Albany, mis pakuvad teadus- ja arendustegevust tipptasemel protsesside arendamiseks, mis peaks inspireerima rohkem õpilasi õppima füüsika, keemia ja elektrotehnika erialal, mitte aga mitte. järgmise krüptovaluuta käivitusettevõtte loomisesse.

_{Tirias Research jälgib ja nõustab ettevõtteid kogu elektroonikaökosüsteemis pooljuhtidest süsteemide ja anduriteni pilveni. Tiriase uurimisrühma liikmed on konsulteerinud IBMi, Inteli, GlobalFoundriesi, Samsungi ja teiste valukodadega.}