IBM Research Albany Nanotech Center je modelom na emuláciu zákona o čipoch

Po schválení zákona CHIPS+ Kongresom a jeho bezprostrednom podpise prezidentom Spojených štátov sa veľká pozornosť venovala výstavbe nových megamiest na výrobu polovodičov spoločnosťami Intel, TSMC a Samsung. Okrem výrobnej stránky polovodičového biznisu však existuje značná potreba investovať do súvisiacich oblastí, ako je výskum, vzdelávanie talentov, rozvoj malých a stredných podnikov a akademická spolupráca. Nedávno som mal možnosť navštíviť ukážkový príklad takéhoto zariadenia, ktoré integruje všetky tieto ďalšie aspekty výroby čipov do úzkeho priemyselného, ​​vládneho a akademického partnerstva. Toto partnerstvo trvá už viac ako 20 rokov v Albany v New Yorku, kde má IBM Research nanotechnologické centrum, ktoré sa nachádza v susedstve kampusu State University of New York (SUNY) v Albany. S významnými investíciami štátu New York prostredníctvom vývojovej agentúry New York Creates NY CREATES IBM v úzkej spolupráci s niekoľkými univerzitami a priemyselnými partnermi vyvíja najmodernejšie technológie polovodičových procesov v pracovných laboratóriách pre ďalšiu generáciu počítačových čipov.

Centrum poskytuje jedinečné zariadenie pre výskum polovodičov – jeho otvorené prostredie uľahčuje spoluprácu medzi poprednými dodávateľmi zariadení a materiálov, výskumníkmi, inžiniermi, akademikmi a predajcami EDA. V súčasnosti má IBM výrobné a výskumné partnerstvo so spoločnosťou Samsung Electronics a minulý rok bolo oznámené výskumné partnerstvo so spoločnosťou Intel. Kľúčoví dodávatelia čipov ako ASML, KLA a Tokyo Electric (TEL) majú nainštalované vybavenie a aktívne spolupracujú s IBM na vývoji pokročilých procesov a metrológie pre špičkové technológie.

Tieto zariadenia nie sú lacné. Na dosiahnutie každého nového prelomu sú potrebné miliardy dolárov investícií a mnoho rokov výskumu. Napríklad kovová brána High-k trvala 15 rokov, kým sa dostala do produktov; tranzistor FinFET, ktorý je dnes nevyhnutný, trval 13 rokov; a tranzistor ďalšej generácie, brána-all-around/nano sheet, ktorý Samsung teraz uvádza do výroby, bol vo vývoji 14 rokov. Okrem toho sa náklady na výrobu čipov v každom novom uzle procesu zvyšujú o 20 – 30 % a náklady na výskum a vývoj sa pri vývoji každého uzla zdvojnásobujú. Ak chcete pokračovať v podpore tohto strategického rozvoja, musí existovať partnerstvo medzi priemyslom, akademickou obcou a vládou.

IBM robí investíciu

Možno sa pýtate, prečo sa IBM, ktorá v priebehu rokov predala svoje závody na výrobu polovodičov, tak angažuje v tomto hlbokom a nákladnom výskume. No, po prvé, IBM je veľmi, veľmi dobrá vo vývoji polovodičových procesov. Spoločnosť bola v priebehu desaťročí priekopníkom niekoľkých kritických polovodičových technológií. Ale byť dobrý v technológii nezaplatí účty, takže druhou motiváciou IBM je, že spoločnosť potrebuje najlepšiu technológiu pre svoje vlastné počítače Power a Z. Na tento účel sa IBM primárne zameriava na vývoj, ktorý podporuje vysokovýkonné výpočty a spracovanie AI.

Ďalší strategickí dodávatelia a partneri pomáhajú rozširovať tieto inovácie nad rámec príspevku IBM. Najlepšie vybavenie od svetových dodávateľov zariadení poskytuje partnerom testovacie prostredie na experimentovanie a pokrok v najmodernejšej technológii. IBM spolu so svojimi partnermi v oblasti vybavenia vybudovali špecializované vybavenie tam, kde bolo potrebné experimentovať nad rámec možností štandardného vybavenia.

IBM však uspeje len vtedy, ak dokáže preniesť technológiu z laboratórií do výroby. IBM a Samsung preto úzko spolupracujú na vývoji procesov a transfere technológií.

VIAC OD FORBESIBM ide vertikálne škálovať tranzistoryBy Kevin Krewell

NanoTech Center je v súlade so zákonom CHIPS Act v tom, že umožní Spojeným štátom získať vedúce postavenie vo výrobných technológiách. Môže tiež umožniť menším spoločnostiam testovať inovatívne technológie v tomto zariadení. Súčasná famózna budova je v prevádzke 24/7/365 a je vysoko využívaná, ale je tu priestor na výstavbu ďalšej budovy, ktorá môže zdvojnásobiť a výrazne rozšíriť priestor čistých priestorov. Existuje aj plán pre budovu, ktorá bude schopná podporovať ďalšiu generáciu zariadení ASML EUV s názvom high NA EUV.

Budúcnosť je vertikálna

Miesto v Albany je tiež centrom výskumu technológie čipov. Keďže škálovanie polovodičov sa spomaľuje, unikátne obalové riešenia pre čipy s viacerými matricami sa stanú normou pre vysokovýkonné a energeticky efektívne výpočty. IBM Research má aktívny program vývoja jedinečných technológií 2.5D a 3D stohovania. V súčasnosti je preferovaný substrát na vytváranie týchto čipov s viacerými matricami stále vyrobený z kremíka na základe dostupnosti nástrojov a výrobných znalostí. Stále existujú jedinečné procesné kroky, ktoré musia byť vyvinuté na zvládnutie špecializovaného spracovania, vrátane techník laserového odlepovania.

IBM spolupracuje aj s výrobcami testovacích zariadení, pretože budovanie 3D štruktúr s čipletmi predstavuje niekoľko jedinečných testovacích problémov. Súčasťou vývojového procesu musia byť aj predajcovia EDA tretích strán, pretože konečným cieľom dizajnu založeného na čipoch je schopnosť kombinovať čipy z rôznych procesných uzlov a rôznych zlievarní.

Dnešná čipletová technológia je len zárodkom, ale budúcnosť bude absolútne potrebovať túto technológiu na vybudovanie ďalšej generácie hardvéru dátových centier. Je to situácia, keď sa ekonomika a technológia spájajú v správny čas.

zhrnutie

Albany NanoTech Center je modelom pre polovodičový priemysel a demonštruje jeden spôsob, ako spojiť výskumníkov z rôznych odborov a rôznych organizácií, aby napredovali v najmodernejšej polovodičovej technológii. Tento model sa však tiež musí zväčšiť a replikovať v celej Severnej Amerike. S väčším objemom financií a väčším rozsahom musí existovať aj primerane kvalifikovaná pracovná sila. Tu je miesto, kde USA potrebujú investovať do vzdelávania STEM na rovnakej úrovni ako Space Race z konca 1950. rokov XNUMX. storočia a lokality ako Albany, ktoré ponúkajú výskum a vývoj v oblasti vývoja špičkových procesov, ktoré by mali inšpirovať viac študentov, aby sa venovali fyzike, chémii a elektrotechnike a nie do budovania ďalšieho startupu s kryptomenami.

_{Tirias Research sleduje a konzultuje spoločnosti v celom ekosystéme elektroniky od polovodičov cez systémy a senzory až po cloud. Členovia tímu Tirias Research konzultovali spoločnosti IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung a ďalšie zlievarne.}