Исследовательский центр IBM Research Albany Nanotech — образец закона о чипах

С принятием Конгрессом Закона о чипах + и его неизбежным подписанием президентом Соединенных Штатов большое внимание было уделено строительству новых мегаплощадок по производству полупроводников Intel, TSMC и Samsung. Но помимо производственной стороны полупроводникового бизнеса существует значительная потребность в инвестициях в смежные области, такие как исследования, подготовка кадров, развитие малого и среднего бизнеса и академическое сотрудничество. Недавно у меня была возможность посетить яркий пример такого объекта, который объединяет все эти другие аспекты производства микросхем в рамках тесного партнерства между промышленностью, правительством и академическими кругами. Это партнерство продолжается уже более 20 лет в Олбани, штат Нью-Йорк, где у IBM Research есть центр нанотехнологий, расположенный рядом с кампусом Университета штата Нью-Йорк (SUNY) в Олбани. Благодаря значительным инвестициям штата Нью-Йорк через агентство развития New York Creates NY CREATES, IBM в тесном сотрудничестве с несколькими университетами и отраслевыми партнерами разрабатывает в рабочих лабораториях современные технологии обработки полупроводников для компьютерных чипов следующего поколения.

Центр предоставляет уникальные возможности для исследований в области полупроводников — его открытая среда способствует сотрудничеству между ведущими поставщиками оборудования и материалов, исследователями, инженерами, учеными и поставщиками EDA. В настоящее время IBM имеет производственное и исследовательское партнерство с Samsung Electronics, а в прошлом году было объявлено об исследовательском партнерстве с Intel. Ключевые поставщики микросхем, такие как ASML, KLA и Tokyo Electric (TEL), установили оборудование и активно сотрудничают с IBM, разрабатывая передовые процессы и метрологию для передовых технологий.

Эти средства не дешевы. Для достижения каждого нового прорыва требуются миллиарды долларов инвестиций и многие годы исследований. Например, на изготовление металлических ворот High-k ушло 15 лет; транзистор FinFET, необходимый сегодня, занял 13 лет; и транзистор следующего поколения, затвор-все вокруг / нанолист, который Samsung сейчас запускает в производство, разрабатывался 14 лет. Кроме того, стоимость производства чипов на каждом новом технологическом узле увеличивается на 20-30%, а затраты на НИОКР удваиваются при разработке каждого узла. Чтобы продолжать поддерживать это стратегическое развитие, необходимо партнерство между промышленностью, академическими кругами и правительством.

IBM делает инвестиции

Вы можете спросить, почему IBM, которая годами продавала свои производственные мощности по производству полупроводников, так вовлечена в эти глубокие и дорогостоящие исследования. Ну, во-первых, IBM очень, очень хороша в разработке полупроводниковых процессов. На протяжении десятилетий компания была пионером в нескольких важнейших полупроводниковых технологиях. Но хорошее владение технологией не оплачивает счета, поэтому вторая мотивация IBM заключается в том, что компании нужна лучшая технология для ее собственных компьютеров Power и Z. С этой целью IBM в первую очередь сосредоточена на разработках, поддерживающих высокопроизводительные вычисления и обработку ИИ.

Дополнительные стратегические поставщики и партнеры помогают масштабировать эти инновации, помимо вклада IBM. Лучшее оборудование от поставщиков оборудования мирового класса предоставляет партнерам испытательный стенд для экспериментов и совершенствования передовых технологий. IBM вместе со своими партнерами по оборудованию создала специализированное оборудование там, где это необходимо для экспериментов, выходящих за рамки возможностей стандартного оборудования.

Но IBM преуспеет только в том случае, если сможет перенести технологию из лабораторий в производство. Для этого IBM и Samsung тесно сотрудничали в разработке процессов и передаче технологий.

БОЛЬШЕ ОТ FORBESIBM идет по вертикали, чтобы масштабировать транзисторыBy Кевин Крюэлл

Центр нанотехнологий согласуется с Законом о чипах в том смысле, что он позволит Соединенным Штатам развивать лидерство в производственных технологиях. Это также может позволить небольшим компаниям тестировать инновационные технологии на этом объекте. Нынешнее потрясающее здание работает круглосуточно и без выходных, 24 дней в неделю и очень загружено, но есть место для постройки еще одного здания, которое может удвоить и значительно увеличить площадь чистых помещений. Существует также план строительства здания, которое сможет поддерживать следующее поколение оборудования ASML EUV, которое называется EUV с высокой числовой апертурой.

Будущее вертикально

Сайт в Олбани также является центром исследований в области технологий чипсетов. По мере того как масштабирование полупроводников замедляется, уникальные упаковочные решения для многокристальных микросхем станут нормой для высокопроизводительных и энергоэффективных вычислений. IBM Research реализует активную программу разработки уникальных технологий 2.5D и 3D стекирования кристаллов. Сегодня предпочтительная подложка для создания этих многокристальных микросхем по-прежнему изготавливается из кремния, исходя из наличия инструментов и производственных знаний. Все еще существуют уникальные технологические этапы, которые необходимо разработать для выполнения специализированной обработки, включая методы лазерного удаления брекетов.

IBM также сотрудничает с производителями тестового оборудования, поскольку создание трехмерных структур с использованием микросхем сопряжено с некоторыми уникальными проблемами тестирования. Сторонние поставщики EDA также должны участвовать в процессе разработки, потому что конечной целью проектирования на основе микросхем является возможность комбинировать микросхемы из разных технологических узлов и разных заводов.

Сегодня технология чиплетов находится в зачаточном состоянии, но в будущем эта технология будет абсолютно необходима для создания следующего поколения оборудования для центров обработки данных. Это ситуация, когда экономика и технология объединяются в нужное время.

Обзор

Albany NanoTech Center является образцом для полупроводниковой промышленности и демонстрирует один из способов объединения исследователей из различных дисциплин и различных организаций для продвижения передовых полупроводниковых технологий. Но эту модель также необходимо расширить и воспроизвести по всей Северной Америке. При большем финансировании и большем масштабе также должна быть квалифицированная рабочая сила. Вот где США должны инвестировать в образование STEM наравне с космической гонкой конца 1950-х годов и такими сайтами, как Олбани, которые предлагают НИОКР по разработке передовых процессов, которые должны вдохновить больше студентов на изучение физики, химии и электротехники, а не в создание следующего криптовалютного стартапа.

_{Tirias Research отслеживает и консультирует компании по всей экосистеме электроники, от полупроводников до систем и датчиков до облака. Члены исследовательской группы Tirias консультировали IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung и другие компании.}