IBM Research Albany Nanotech Center je modelem k emulaci pro zákon o čipech

Se schválením zákona CHIPS+ Kongresem a jeho brzkým podpisem prezidentem Spojených států byla velká pozornost věnována výstavbě nových megasídel pro výrobu polovodičů společností Intel, TSMC a Samsung. Ale kromě výrobní stránky polovodičového byznysu existuje značná potřeba investovat do souvisejících oblastí, jako je výzkum, školení talentů, rozvoj malých a středních podniků a akademická spolupráce. Nedávno jsem měl příležitost navštívit ukázkový příklad takového zařízení, které integruje všechny tyto další aspekty výroby čipů do těsného partnerství v průmyslu, vládě a akademické obci. Toto partnerství trvá již více než 20 let v Albany v New Yorku, kde má IBM Research nanotechnologické centrum, které se nachází v sousedství kampusu State University of New York (SUNY) v Albany. S významnými investicemi státu New York prostřednictvím vývojové agentury New York Creates NY CREATES vyvíjí IBM v úzké spolupráci s několika univerzitami a průmyslovými partnery nejmodernější technologie polovodičových procesů v pracovních laboratořích pro další generaci počítačových čipů.

Centrum poskytuje jedinečné zařízení pro výzkum polovodičů – jeho otevřené prostředí usnadňuje spolupráci mezi předními dodavateli zařízení a materiálů, výzkumníky, inženýry, akademiky a prodejci EDA. V současné době má IBM výrobní a výzkumné partnerství se společností Samsung Electronics a loni bylo oznámeno výzkumné partnerství se společností Intel. Klíčoví dodavatelé čipů, jako jsou ASML, KLA a Tokyo Electric (TEL), mají nainstalováno vybavení a aktivně spolupracují s IBM na vývoji pokročilých procesů a metrologie pro špičkové technologie.

Tato zařízení nejsou levná. K dosažení každého nového průlomu jsou zapotřebí miliardy dolarů investic a mnoho let výzkumu. Například High-k metal gate trvalo 15 let, než se dostal do produktů; tranzistor FinFET, dnes nezbytný, trval 13 let; a další generace tranzistoru, gate-all-around/nano sheet, který Samsung nyní uvádí do výroby, byl vyvíjen 14 let. Kromě toho se náklady na výrobu čipů v každém novém procesním uzlu zvyšují o 20–30 % a náklady na výzkum a vývoj se u vývoje každého uzlu zdvojnásobují. Aby bylo možné pokračovat v podpoře tohoto strategického rozvoje, musí existovat partnerství mezi průmyslem, akademickou obcí a vládou.

IBM dělá investici

Možná se ptáte, proč se společnost IBM, která v průběhu let prodala svá zařízení na výrobu polovodičů, tak angažuje v tomto hlubokém a nákladném výzkumu. No, za prvé, IBM je velmi, velmi dobrá ve vývoji polovodičových procesů. Společnost byla průkopníkem několika kritických polovodičových technologií v průběhu desetiletí. Ale být dobrý v technologii se nevyplácí účty, takže druhou motivací IBM je, že společnost potřebuje nejlepší technologii pro své vlastní počítače Power a Z. Za tímto účelem se IBM primárně zaměřuje na vývoj, který podporuje vysoce výkonné výpočty a zpracování AI.

Další strategickí dodavatelé a partneři pomáhají rozšířit tyto inovace nad rámec pouhého příspěvku IBM. Nejlepší vybavení od světových dodavatelů vybavení poskytuje partnerům testovací prostředí, kde mohou experimentovat a rozvíjet nejmodernější technologii. IBM spolu se svými partnery v oblasti vybavení postavili specializované vybavení tam, kde bylo potřeba experimentovat nad rámec možností standardního vybavení.

IBM však uspěje pouze tehdy, pokud dokáže převést technologii z laboratoří do výroby. IBM a Samsung proto úzce spolupracují na vývoji procesů a přenosu technologií.

VÍCE Z FORBESIBM přechází na vertikální škálování tranzistorůBy Kevin Krewell

NanoTech Center je v souladu se zákonem CHIPS Act v tom, že umožní Spojeným státům získat vedoucí postavení ve výrobních technologiích. Může také umožnit menším společnostem testovat inovativní technologie v tomto zařízení. Současná famózní budova je v provozu 24/7/365 a je vysoce využívaná, ale je zde prostor pro stavbu další budovy, která může zdvojnásobit výrazně rozšířit prostor čistých prostor. Existuje také plán pro budovu, která bude schopna podporovat další generaci zařízení ASML EUV s názvem high NA EUV.

Budoucnost je vertikální

Místo v Albany je také centrem pro výzkum technologie čipů. Vzhledem k tomu, že se škálování polovodičů zpomaluje, jedinečná řešení balení pro čipy s více matricemi se stanou normou pro vysoce výkonné a energeticky úsporné výpočty. IBM Research má aktivní program vývoje unikátních 2.5D a 3D technologií pro stohování. Dnes je preferovaný substrát pro stavbu těchto čipů s více matricemi stále vyroben z křemíku na základě dostupnosti nástrojů a výrobních znalostí. Stále existují jedinečné procesní kroky, které musí být vyvinuty, aby zvládly specializované zpracování, včetně technik laserového odlepování.

IBM také spolupracuje s výrobci testovacích zařízení, protože vytváření 3D struktur s čiplety představuje některé jedinečné testovací výzvy. Součástí vývojového procesu musí být také dodavatelé EDA třetích stran, protože konečným cílem návrhu založeného na čipech je schopnost kombinovat čipy z různých procesních uzlů a různých sléváren.

Dnes je technologie čipů zárodkem, ale budoucnost bude tuto technologii bezpodmínečně potřebovat k vybudování další generace hardwaru datových center. Je to situace, kdy se ekonomika a technologie spojují ve správný čas.

Shrnutí

Albany NanoTech Center je modelem pro polovodičový průmysl a demonstruje jeden způsob, jak spojit výzkumníky z různých oborů a různých organizací, aby pokročili v nejmodernější technologii polovodičů. Tento model se však také potřebuje zvětšit a replikovat v celé Severní Americe. S více finančními prostředky a větším rozsahem musí existovat také vhodně kvalifikovaná pracovní síla. Zde je místo, kde USA potřebují investovat do vzdělávání STEM na stejné úrovni jako Space Race z konce 1950. let a weby jako Albany, které nabízejí výzkum a vývoj v oblasti vývoje špičkových procesů, které by měly inspirovat více studentů, aby se věnovali fyzice, chemii a elektrotechnice a ne do budování dalšího startu kryptoměny.

_{Tirias Research sleduje a konzultuje společnosti v celém elektronickém ekosystému od polovodičů přes systémy a senzory až po cloud. Členové týmu Tirias Research poskytovali konzultace pro IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung a další slévárny.}