Az IBM Research Albany Nanotech Center a CHIPS törvény utánozandó modellje

A CHIPS+ törvény Kongresszus általi elfogadásával és az Egyesült Államok elnöke általi aláírásával nagy figyelmet fordítottak az Intel, a TSMC és a Samsung új félvezetőgyártó megasite-einek felépítésére. De a félvezető-üzletág gyártási oldalán túl jelentős szükség van az olyan kapcsolódó területekre, mint a kutatás, a tehetséggondozás, a kis- és középvállalkozások fejlesztése és a tudományos együttműködés. A közelmúltban lehetőségem volt bemutatni egy ilyen létesítmény kiváló példáját, amely a chipgyártás összes többi aspektusát integrálja egy szoros iparági, kormányzati és tudományos partnerségbe. Ez a partnerség több mint 20 éve tart Albany New Yorkban, ahol az IBM Research nanotechnológiai központtal rendelkezik, amely a New York-i Állami Egyetem (SUNY) albanyi kampusza mellett található. A New York államnak a New York Creates NY CREATES fejlesztési ügynökségen keresztül történő jelentős befektetésével az IBM számos egyetemmel és ipari partnerrel szoros együttműködésben a legkorszerűbb félvezető-feldolgozási technológiákat fejleszti munkalaborokban a számítógépes chipek következő generációja számára.

A központ egyedülálló lehetőséget biztosít a félvezetőkutatáshoz – nyitott környezete megkönnyíti a vezető berendezés- és anyagszállítók, kutatók, mérnökök, akadémikusok és EDA-szállítók közötti együttműködést. Jelenleg az IBM gyártási és kutatási partnerséget köt a Samsung Electronics-szal, és tavaly jelentették be a kutatási együttműködést az Intellel. Az olyan kulcsfontosságú chipgyártó beszállítók, mint az ASML, a KLA és a Tokyo Electric (TEL), telepítettek berendezéseket, és aktívan együttműködnek az IBM-mel a fejlett folyamatok és metrológia fejlesztésén az élvonalbeli technológiákhoz.

Ezek a létesítmények nem olcsók. Minden egyes új áttörés eléréséhez dollármilliárd dolláros befektetésre és sok éves kutatásra van szükség. Például a High-k fémkapu 15 évbe telt, mire bekerült a termékekbe; a ma elengedhetetlen FinFET tranzisztor 13 évig tartott; a következő generációs tranzisztort, a gate-all-around/nano sheet-et pedig, amelyet a Samsung most állít gyártásba, 14 évig fejlesztették. Ezen túlmenően a chipek gyártási költsége minden új folyamatcsomópontnál 20-30%-kal nő, a K+F költségek pedig megduplázódnak az egyes csomópontok fejlesztésénél. Ennek a stratégiai fejlesztésnek a további támogatásához partnerségre van szükség az ipar, az akadémia és a kormány között.

Az IBM befekteti

Felmerülhet a kérdés, hogy az IBM, amely az évek során eladta félvezetőgyártó létesítményeit, miért vesz részt ennyire ebben a mélyreható és költséges kutatásban. Nos, az IBM nagyon-nagyon jó a félvezető folyamatok fejlesztésében. A vállalat az évtizedek során számos kritikus félvezető technológia úttörője volt. De ha valaki jó egy technológiában, az nem fizeti a számlákat, ezért az IBM második motivációja az, hogy a vállalatnak a legjobb technológiára van szüksége saját Power és Z számítógépeihez. Ennek érdekében az IBM elsősorban a nagy teljesítményű számítástechnikát és az AI-feldolgozást támogató fejlesztésekre összpontosít.

További stratégiai beszállítók és partnerek segítenek ezeknek az innovációknak az IBM hozzájárulásán túlmenően skálázásához. A világszínvonalú berendezés-beszállítók legjobb berendezései tesztpadot biztosítanak a partnerek számára, hogy kísérletezzenek és fejlesszék a legmodernebb technológiát. Az IBM és felszerelési partnerei speciális berendezéseket építettek, ahol szükség volt rá, hogy a szabványos berendezések képességein túlmutató kísérleteket végezhessenek.

Az IBM azonban csak akkor sikeres, ha át tudja vinni a technológiát a laboratóriumokból a gyártásba. Ennek érdekében az IBM és a Samsung szorosan együttműködik a folyamatfejlesztésen és a technológiatranszferen.

TÖBB FELTÉTELEKAz IBM függőlegesen skálázza a tranzisztorokatBy Kevin Krewell

A NanoTech Center összhangban van a CHIPS-törvénnyel, mivel lehetővé teszi az Egyesült Államok számára, hogy vezető szerepet töltsön be a gyártási technológiák terén. Lehetővé teszi a kisebb vállalatok számára is, hogy innovatív technológiákat teszteljenek ebben a létesítményben. A jelenlegi nagy épület 24/7/365 üzemel, és nagyon kihasznált, de van hely egy másik épület építésére, amely jelentősen megkétszerezi a tisztaszoba területét. Tervben van egy olyan épület is, amely képes lesz támogatni az ASML EUV következő generációját, az úgynevezett high NA EUV-t.

A jövő függőleges

Az albanyi telephely a chiplet technológiai kutatások központja is. Ahogy a félvezető skálázás lelassul, a többvágó chipek egyedi csomagolási megoldásai a nagy teljesítményű és energiatakarékos számítástechnika normájává válnak. Az IBM Research aktív programja egyedülálló 2.5D és 3D stancolási technológiák fejlesztésének. A szerszámok és a gyártási ismeretek rendelkezésre állása alapján ma még mindig szilíciumból készülnek ezek a többszerszámos chipek. Még mindig vannak egyedi folyamatlépések, amelyeket ki kell fejleszteni a speciális feldolgozás kezeléséhez, beleértve a lézeres lekötési technikákat is.

Az IBM tesztberendezés-gyártókkal is együttműködik, mivel a 3D-s struktúrák chipletekkel történő építése egyedi tesztelési kihívásokat jelent. A harmadik fél EDA-szállítóknak is részt kell venniük a fejlesztési folyamatban, mivel a chiplet-alapú tervezés végső célja, hogy a különböző folyamatcsomópontokból és különböző öntödékből származó chipeket kombinálhassanak.

Ma a chiplet technológia embrionális, de a jövőben feltétlenül szükség lesz erre a technológiára az adatközponti hardver következő generációjának felépítéséhez. Ez egy olyan helyzet, amikor a gazdaság és a technológia a megfelelő időben találkozik.

Összegzésként

Az Albany NanoTech Center egy modell a félvezetőipar számára, és bemutatja a különböző tudományágak és különböző szervezetek kutatóinak összehozásának egyik módját a legkorszerűbb félvezető-technológia fejlesztése érdekében. De ezt a modellt is bővíteni kell, és meg kell ismételni Észak-Amerikában. Több finanszírozás és nagyobb lépték mellett megfelelő képzettségű munkaerőre is szükség van. Itt kell az Egyesült Államoknak az 1950-es évek végi Űrversenyével egyenrangú befektetéseket eszközölnie a STEM-oktatásba, valamint olyan helyszínekre, mint például Albany, amelyek kutatás-fejlesztést kínálnak az élvonalbeli folyamatfejlesztéssel kapcsolatban, aminek több diákot kell ösztönöznie arra, hogy fizikára, kémiára és elektrotechnikára menjen. a következő kriptovaluta startup felépítésébe.

_{A Tirias Research nyomon követi és tanácsokkal látja el a vállalatokat az elektronikai ökoszisztémában a félvezetőktől a rendszereken és érzékelőkön át a felhőig. A Tirias Research csapatának tagjai az IBM, az Intel, a GlobalFoundries, a Samsung és más öntödéknél konzultáltak.}