IBM Research Albany Nanotech Center er en model at efterligne for CHIPS Act

Med vedtagelsen af ​​CHIPS+ Act af Kongressen og dens forestående underskrivelse af USA's præsident, er der blevet lagt megen opmærksomhed på konstruktionen af ​​nye halvlederfremstillings-megasites af Intel, TSMC og Samsung. Men ud over fremstillingssiden af ​​halvledervirksomheden er der et betydeligt behov for at investere i relaterede områder som forskning, talenttræning, udvikling af små og mellemstore virksomheder og akademisk samarbejde. Jeg havde for nylig mulighed for at besøge et glimrende eksempel på sådan en facilitet, der integrerer alle disse andre aspekter af chipfremstilling i et tæt industri-, regerings- og akademisk partnerskab. Dette partnerskab har stået på i over 20 år i Albany New York, hvor IBM Research har et nanoteknologicenter, der er placeret ved siden af ​​State University of New York (SUNY) Albany campus. Med betydelige investeringer fra staten New York gennem udviklingsbureauet New York Creates NY CREATES udvikler IBM i tæt samarbejde med flere universiteter og industripartnere avancerede halvlederprocesteknologier i arbejdende laboratorier til den næste generation af computerchips.

Centret tilbyder en unik facilitet til halvlederforskning – dets åbne miljø letter samarbejdet mellem førende udstyrs- og materialeleverandører, forskere, ingeniører, akademikere og EDA-leverandører. I øjeblikket har IBM et produktions- og forskningspartnerskab med Samsung Electronics, og et forskningspartnerskab blev annonceret med Intel sidste år. Nøgleleverandører af chipfremstilling som ASML, KLA og Tokyo Electric (TEL) har udstyr installeret og arbejder aktivt sammen med IBM om at udvikle avancerede processer og metrologi til førende teknologier.

Disse faciliteter er ikke billige. Det kræver milliarder af dollars i investeringer og mange års forskning at opnå hvert nyt gennembrud. For eksempel tog High-k metalporten 15 år at gå ind i produkter; FinFET-transistoren, der er afgørende i dag, tog 13 år; og næste generations transistor, gate-all-around/nano-pladen, som Samsung sætter i produktion nu, var under udvikling i 14 år. Derudover stiger omkostningerne til fremstilling af chips ved hver ny procesknude med 20-30 %, og R&D-omkostningerne fordobles for hver knudes udvikling. For at fortsætte med at støtte denne strategiske udvikling skal der være et partnerskab mellem industrien, den akademiske verden og regeringen.

IBM foretager investeringen

Du spørger måske, hvorfor IBM, som solgte sine halvlederproduktionsfaciliteter gennem årene, er så involveret i denne dybe og dyre forskning. For det første er IBM meget, meget god til udvikling af halvlederprocesser. Virksomheden var banebrydende for flere kritiske halvlederteknologier gennem årtier. Men at være god til en teknologi betaler ikke regningerne, så IBMs anden motivation er, at virksomheden har brug for den bedste teknologi til sine egne Power- og Z-computere. Til det formål er IBM primært fokuseret på udviklinger, der understøtter højtydende databehandling og AI-behandling.

Yderligere strategiske leverandører og partnere hjælper med at skalere disse innovationer ud over blot IBM's bidrag. Det bedste udstyr fra udstyrsleverandører i verdensklasse giver partnere en testplads til at eksperimentere og fremme den avancerede teknologi. IBM har sammen med dets udstyrspartnere bygget specialiseret udstyr, hvor det er nødvendigt for at eksperimentere ud over standardudstyrets muligheder.

Men IBM lykkes kun, hvis den kan overføre teknologien fra laboratorierne til produktionen. For at gøre det har IBM og Samsung arbejdet tæt sammen om procesudvikling og teknologioverførsel.

MERE FRA FORBESIBM går lodrette for at skalere transistorerBy Kevin Krewell

NanoTech Center er i overensstemmelse med CHIPS Act, idet det vil give USA mulighed for at udvikle lederskab inden for fremstillingsteknologier. Det kan også give mindre virksomheder mulighed for at teste innovative teknologier i denne facilitet. Den nuværende fab-bygning kører 24/7/365 og er meget udnyttet, men der er plads til at bygge endnu en bygning, der kan fordoble markant udvidelse af renrumsrummet. Der er også en plan for en bygning, der vil være i stand til at understøtte den næste generation af ASML EUV-udstyr kaldet high NA EUV.

Fremtiden er lodret

Albany-stedet er også et center for forskning i chipletteknologi. Efterhånden som halvlederskalering bliver langsommere, vil unikke pakkeløsninger til multi-die-chips blive normen for højtydende og strømeffektiv databehandling. IBM Research har et aktivt program for udvikling af unikke 2.5D- og 3D-formstableteknologier. I dag er det foretrukne substrat til at bygge disse multi-die chips stadig lavet af silicium, baseret på tilgængeligheden af ​​værktøjer og fremstillingsviden. Der er stadig unikke procestrin, der skal udvikles for at håndtere den specialiserede forarbejdning, herunder laserafbindingsteknikker.

IBM arbejder også med testudstyrsproducenter, fordi bygning af 3D-strukturer med chiplets giver nogle unikke testudfordringer. Tredjeparts EDA-leverandører skal også være en del af udviklingsprocessen, fordi det ultimative mål med chiplet-baseret design er at kunne kombinere chips fra forskellige procesknuder og forskellige støberier.

I dag er chiplet-teknologien embryonisk, men fremtiden vil absolut have brug for denne teknologi til at bygge den næste generation af datacenterhardware. Det er en situation, hvor økonomi og teknologi mødes på det rigtige tidspunkt.

Resumé

Albany NanoTech Center er en model for halvlederindustrien og demonstrerer en måde at bringe forskere fra forskellige discipliner og forskellige organisationer sammen for at fremme den avancerede halvlederteknologi. Men denne model skal også skaleres op og replikeres i hele Nordamerika. Med flere midler og større skala skal der også være en passende kvalificeret arbejdsstyrke. Det er her, USA skal foretage investeringer i STEM-uddannelse på niveau med slutningen af ​​1950'ernes Space Race og steder som Albany, der tilbyder F&U om avanceret procesudvikling, der burde inspirere flere studerende til at gå ind i fysik, kemi og elektroteknik og ikke til at bygge den næste opstart af kryptovaluta.

_{Tirias Research sporer og rådgiver for virksomheder i hele det elektroniske økosystem fra halvledere til systemer og sensorer til skyen. Medlemmer af Tirias Research-teamet har konsulteret for IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung og andre støberier.}