مرکز تحقیقاتی IBM نانوتکنولوژی آلبانی مدلی برای تقلید برای قانون چیپس است

با تصویب قانون CHIPS+ توسط کنگره و امضای قریب‌الوقوع آن توسط رئیس‌جمهور ایالات متحده، توجه زیادی به ساخت مگاسایت‌های جدید تولید نیمه‌رسانا توسط اینتل، TSMC و سامسونگ شده است. اما فراتر از جنبه تولیدی کسب و کار نیمه هادی ها، نیاز قابل توجهی به سرمایه گذاری در زمینه های مرتبط مانند تحقیق، آموزش استعدادها، توسعه کسب و کارهای کوچک و متوسط ​​و همکاری دانشگاهی وجود دارد. من اخیراً این فرصت را داشتم که نمونه بارز چنین تأسیساتی را که تمام جنبه‌های دیگر تولید تراشه را در یک صنعت، دولت و مشارکت دانشگاهی ادغام می‌کند، بازدید کنم. این همکاری بیش از 20 سال است که در آلبانی نیویورک ادامه دارد، جایی که IBM Research یک مرکز فناوری نانو دارد که در مجاورت پردیس دانشگاه ایالتی نیویورک (SUNY) آلبانی قرار دارد. با سرمایه گذاری قابل توجه ایالت نیویورک از طریق آژانس توسعه New York Creates NY CREATES، IBM در همکاری نزدیک با چندین دانشگاه و شرکای صنعتی در حال توسعه فناوری های پیشرفته فرآیند نیمه هادی در آزمایشگاه های کاری برای نسل بعدی تراشه های کامپیوتری است.

این مرکز تسهیلات منحصر به فردی را برای تحقیقات نیمه هادی فراهم می کند - محیط باز آن همکاری بین تامین کنندگان تجهیزات و مواد پیشرو، محققان، مهندسان، دانشگاهیان و فروشندگان EDA را تسهیل می کند. در حال حاضر، آی‌بی‌ام یک همکاری تولیدی و تحقیقاتی با سامسونگ الکترونیک دارد و سال گذشته یک مشارکت تحقیقاتی با اینتل اعلام شد. تامین‌کنندگان کلیدی تراشه‌سازی مانند ASML، KLA، و Tokyo Electric (TEL) تجهیزات نصب کرده‌اند و به طور فعال با IBM در حال توسعه فرآیندهای پیشرفته و اندازه‌شناسی برای فناوری‌های پیشرو هستند.

این امکانات ارزان نیستند. برای دستیابی به هر موفقیت جدید، میلیاردها دلار سرمایه گذاری و سالها تحقیق لازم است. به عنوان مثال، گیت فلزی High-k 15 سال طول کشید تا محصولات تولید شود. ترانزیستور FinFET که امروزه ضروری است، 13 سال طول کشید. و نسل بعدی ترانزیستور، ورق سراسری/نانو، که سامسونگ اکنون در حال تولید آن است، به مدت 14 سال در حال توسعه بود. علاوه بر این، هزینه ساخت تراشه ها در هر گره فرآیند جدید 20 تا 30 درصد افزایش می یابد و هزینه های تحقیق و توسعه برای توسعه هر گره دو برابر می شود. برای ادامه حمایت از این توسعه استراتژیک، نیاز به مشارکت بین صنعت، دانشگاه و دولت وجود دارد.

IBM سرمایه گذاری می کند

ممکن است بپرسید چرا آی‌بی‌ام، که امکانات تولید نیمه‌رساناهای خود را در طول سال‌ها فروخت، این‌قدر درگیر این تحقیقات عمیق و پرهزینه است. خوب، برای مثال، IBM در توسعه فرآیندهای نیمه هادی بسیار بسیار خوب است. این شرکت در طول چندین دهه پیشرو چندین فناوری نیمه هادی حیاتی بود. اما خوب بودن در یک فناوری هزینه ای را پرداخت نمی کند، بنابراین انگیزه دوم IBM این است که این شرکت به بهترین فناوری برای رایانه های Power و Z خود نیاز دارد. برای این منظور، IBM در درجه اول بر پیشرفت هایی متمرکز است که از پردازش با کارایی بالا و پردازش هوش مصنوعی پشتیبانی می کنند.

تامین کنندگان و شرکای استراتژیک اضافی کمک می کنند تا این نوآوری ها فراتر از سهم IBM باشد. بهترین تجهیزات از تامین کنندگان تجهیزات در سطح جهانی، بستر آزمایشی را برای شرکای خود فراهم می کند تا فناوری روز را آزمایش کرده و پیشرفت کنند. IBM به همراه شرکای تجهیزات خود تجهیزات تخصصی را در مواردی که برای آزمایش فراتر از توانایی های تجهیزات استاندارد مورد نیاز است ساخته اند.

اما آی‌بی‌ام تنها زمانی موفق می‌شود که بتواند فناوری را از آزمایشگاه‌ها به تولید منتقل کند. برای انجام این کار، IBM و سامسونگ از نزدیک روی پیشرفت‌های فرآیند و انتقال فناوری کار کرده‌اند.

بیشتر از FORBESIBM به مقیاس عمودی ترانزیستورها می رودBy کوین کرول

مرکز فناوری نانو با قانون تراشه‌ها مطابقت دارد که به ایالات متحده اجازه می‌دهد تا رهبری در فناوری‌های تولیدی را توسعه دهد. همچنین می تواند به شرکت های کوچکتر اجازه دهد تا فناوری های نوآورانه را در این مرکز آزمایش کنند. ساختمان فاب فعلی 24/7/365 کار می کند و بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، اما فضایی برای ساختن ساختمان دیگری وجود دارد که می تواند فضای اتاق تمیز را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. همچنین طرحی برای ساختمانی وجود دارد که بتواند از نسل بعدی تجهیزات ASML EUV به نام high NA EUV پشتیبانی کند.

آینده عمودی است

سایت آلبانی همچنین مرکز تحقیقات فناوری چیپلت است. همانطور که مقیاس نیمه هادی کند می شود، راه حل های بسته بندی منحصر به فرد برای تراشه های چند دای به یک هنجار برای محاسبات با کارایی بالا و کارآمد تبدیل می شود. IBM Research یک برنامه فعال برای توسعه فن آوری های منحصر به فرد 2.5D و 3D Die-stacking دارد. امروزه بستر ارجح برای ساخت این تراشه‌های چند دای هنوز از سیلیکون ساخته می‌شود، بر اساس در دسترس بودن ابزار و دانش ساخت. هنوز مراحل فرآیند منحصر به فردی وجود دارد که باید برای رسیدگی به پردازش تخصصی، از جمله تکنیک‌های جداسازی لیزری، توسعه یابد.

IBM همچنین با سازندگان تجهیزات تست کار می کند زیرا ساخت سازه های سه بعدی با چیپلت ها چالش های آزمایشی منحصر به فردی را ارائه می دهد. فروشنده‌های شخص ثالث EDA نیز باید بخشی از فرآیند توسعه باشند، زیرا هدف نهایی طراحی مبتنی بر چیپ‌لت این است که بتوان تراشه‌ها را از گره‌های فرآیندی مختلف و ریخته‌گری‌های مختلف ترکیب کرد.

امروزه فناوری تراشه‌ها جنینی است، اما آینده کاملاً به این فناوری برای ساختن نسل بعدی سخت‌افزار مرکز داده نیاز خواهد داشت. شرایطی است که اقتصاد و فناوری در زمان مناسب در کنار هم قرار می گیرند.

خلاصه

مرکز نانوتکنولوژی آلبانی مدلی برای صنعت نیمه هادی ها است و یکی از راه های گردآوری محققان از رشته های مختلف و سازمان های مختلف برای پیشبرد فناوری پیشرفته نیمه هادی ها را نشان می دهد. اما این مدل همچنین نیاز به افزایش مقیاس و تکرار در سراسر آمریکای شمالی دارد. با بودجه بیشتر و مقیاس بیشتر، نیاز به نیروی کار ماهر مناسب نیز وجود دارد. اینجا جایی است که ایالات متحده باید در آموزش STEM سرمایه گذاری کند که همتراز با مسابقه فضایی اواخر دهه 1950 و سایت هایی مانند آلبانی است که تحقیق و توسعه را در زمینه توسعه فرآیندهای پیشرو ارائه می دهند که باید الهام بخش دانشجویان بیشتری برای رفتن به رشته های فیزیک، شیمی و مهندسی برق باشد. برای ساخت استارت آپ ارزهای دیجیتال بعدی.

_{Tirias Research شرکت ها را در سراسر اکوسیستم الکترونیکی از نیمه هادی ها گرفته تا سیستم ها و حسگرها تا ابر ردیابی و مشاوره می کند. اعضای تیم تحقیقاتی Tirias برای IBM، Intel، GlobalFoundries، Samsung و سایر ریخته گری ها مشاوره کرده اند.}