IBM Research Albany Nanotech Center este un model de imitat pentru CHIPS Act

Odată cu aprobarea Actului CHIPS+ de către Congres și semnarea sa iminentă de către președintele Statelor Unite, s-a acordat multă atenție construcției de noi megasite-uri de producție de semiconductori de către Intel, TSMC și Samsung. Dar dincolo de partea de producție a afacerii cu semiconductori, există o nevoie semnificativă de a investi în domenii conexe, cum ar fi cercetarea, formarea talentelor, dezvoltarea afacerilor mici și mijlocii și cooperarea academică. Am avut recent ocazia să vizitez un exemplu excelent al unei astfel de instalații care integrează toate aceste alte aspecte ale producției de cipuri într-un parteneriat strâns din industrie, guvern și academic. Acest parteneriat se desfășoară de peste 20 de ani în Albany, New York, unde IBM Research are un centru de nanotehnologie care este situat lângă campusul Albany al Universității de Stat din New York (SUNY). Cu investiții semnificative din partea statului New York prin agenția de dezvoltare New York Creates NY CREATES, IBM, în parteneriat strâns cu mai multe universități și parteneri din industrie, dezvoltă tehnologii de ultimă generație pentru procesele semiconductoare în laboratoarele de lucru pentru următoarea generație de cipuri de computer.

Centrul oferă o facilitate unică pentru cercetarea semiconductorilor – mediul său deschis facilitează colaborarea între furnizorii de echipamente și materiale de top, cercetători, ingineri, academicieni și furnizori EDA. În prezent, IBM are un parteneriat de producție și cercetare cu Samsung Electronics, iar anul trecut a fost anunțat un parteneriat de cercetare cu Intel. Furnizorii cheie de producție de cipuri, cum ar fi ASML, KLA și Tokyo Electric (TEL), au echipamente instalate și lucrează activ cu IBM, dezvoltând procese avansate și metrologie pentru tehnologii de vârf.

Aceste facilități nu sunt ieftine. Este nevoie de miliarde de dolari de investiții și mulți ani de cercetare pentru a realiza fiecare nouă descoperire. De exemplu, poarta metalică High-k a durat 15 ani pentru a intra în produse; tranzistorul FinFET, esențial astăzi, a durat 13 ani; iar tranzistorul de generație următoare, foaia gate-all-around/nano, pe care Samsung o pune în producție acum, a fost în dezvoltare de 14 ani. În plus, costul de fabricare a cipurilor la fiecare nod de proces nou crește cu 20-30%, iar costurile de cercetare și dezvoltare se dublează pentru dezvoltarea fiecărui nod. Pentru a susține în continuare această dezvoltare strategică, trebuie să existe un parteneriat între industrie, mediul academic și guvern.

IBM face investiția

S-ar putea să vă întrebați de ce IBM, care și-a vândut fabricile de semiconductori de-a lungul anilor, este atât de implicată în această cercetare profundă și costisitoare. Ei bine, pentru unul, IBM este foarte, foarte bun la dezvoltarea proceselor semiconductoare. Compania a fost pionier în mai multe tehnologii critice de semiconductori de-a lungul deceniilor. Dar a fi bun la o tehnologie nu plătește facturile, așa că a doua motivație a IBM este că compania are nevoie de cea mai bună tehnologie pentru propriile computere Power și Z. În acest scop, IBM se concentrează în primul rând pe dezvoltări care sprijină calculul de înaltă performanță și procesarea AI.

Furnizorii și partenerii strategici suplimentari ajută la extinderea acestor inovații dincolo de doar contribuția IBM. Cele mai bune echipamente de la furnizorii de echipamente de clasă mondială oferă un banc de testare pentru ca partenerii să experimenteze și să avanseze tehnologia de ultimă oră. IBM împreună cu partenerii săi de echipamente au construit echipamente specializate acolo unde este necesar pentru a experimenta dincolo de capacitățile echipamentelor standard.

Dar IBM reușește doar dacă poate transfera tehnologia din laboratoare în producție. Pentru a face acest lucru, IBM și Samsung au lucrat îndeaproape la dezvoltarea proceselor și la transferul de tehnologie.

MAI MULTE DIN FORBEIBM trece pe verticală pentru a scala tranzistoareleBy Kevin Krewell

Centrul NanoTech se potrivește cu Legea CHIPS prin faptul că va permite Statelor Unite să dezvolte leadership în tehnologiile de producție. De asemenea, poate permite companiilor mai mici să testeze tehnologii inovatoare în această facilitate. Actuala clădire fabuloasă funcționează 24/7/365 și este foarte utilizată, dar există spațiu pentru a construi o altă clădire care poate dubla în mod semnificativ spațiul camerei curate. Există, de asemenea, un plan pentru o clădire care va putea susține următoarea generație de echipamente ASML EUV numită high NA EUV.

Viitorul este vertical

Site-ul din Albany este, de asemenea, un centru pentru cercetarea tehnologiei chiplet. Pe măsură ce scalarea semiconductorilor încetinește, soluțiile unice de ambalare pentru cipuri cu mai multe matrițe vor deveni norma pentru calcularea de înaltă performanță și eficientă din punct de vedere energetic. IBM Research are un program activ de dezvoltare a tehnologiilor unice de stivuire 2.5D și 3D. Astăzi, substratul preferat pentru construirea acestor cipuri multi-die este încă fabricat din siliciu, pe baza disponibilității instrumentelor și a cunoștințelor de fabricație. Există încă pași unici de proces care trebuie dezvoltați pentru a gestiona procesarea specializată, inclusiv tehnicile de delipire cu laser.

IBM lucrează, de asemenea, cu producătorii de echipamente de testare, deoarece construirea de structuri 3D cu chipleturi prezintă unele provocări unice de testare. Furnizorii terți EDA trebuie, de asemenea, să facă parte din procesul de dezvoltare, deoarece scopul final al proiectării bazate pe chiplet este acela de a putea combina cipuri de la diferite noduri de proces și diferite turnătorii.

Astăzi, tehnologia chiplet este embrionară, dar viitorul va avea absolut nevoie de această tehnologie pentru a construi următoarea generație de hardware pentru centre de date. Este o situație în care economia și tehnologia se reunesc la momentul potrivit.

Rezumat

Centrul Albany NanoTech este un model pentru industria semiconductoarelor și demonstrează o modalitate de a aduce împreună cercetători din diverse discipline și diverse organizații pentru a promova tehnologia de ultimă oră a semiconductoarelor. Dar și acest model trebuie să se extindă și să fie replicat în toată America de Nord. Cu mai multă finanțare și mai mare, trebuie să existe și o forță de muncă calificată în mod corespunzător. Aici este locul în care SUA trebuie să facă investiții în educația STEM la egalitate cu cursa spațială de la sfârșitul anilor 1950 și site-uri precum Albany care oferă cercetare și dezvoltare în dezvoltarea proceselor de vârf, care ar trebui să inspire mai mulți studenți să intre în fizică, chimie și inginerie electrică și nu pentru a construi următoarea pornire de criptomonede.

_{Tirias Research urmărește și oferă consultanță companiilor din ecosistemul electronic, de la semiconductori la sisteme și senzori la cloud. Membrii echipei de cercetare Tirias au consultat pentru IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung și alte turnătorii.}