IBM Research Albany Nanotech Center is een model om te emuleren voor CHIPS Act

Met de goedkeuring van de CHIPS+ Act door het Congres en de ophanden zijnde ondertekening ervan door de president van de Verenigde Staten, is er veel aandacht besteed aan de bouw van nieuwe megasites voor de productie van halfgeleiders door Intel, TSMC en Samsung. Maar buiten de productiekant van de halfgeleiderindustrie is er een grote behoefte om te investeren in aanverwante gebieden zoals onderzoek, talenttraining, ontwikkeling van kleine en middelgrote bedrijven en academische samenwerking. Ik heb onlangs de kans gehad om een ​​goed voorbeeld te zien van zo'n faciliteit die al deze andere aspecten van chipproductie integreert in een hechte industrie, overheid en academische samenwerking. Die samenwerking is al meer dan 20 jaar aan de gang in Albany New York, waar IBM Research een nanotechnologiecentrum heeft dat grenst aan de Albany-campus van de State University of New York (SUNY). Met aanzienlijke investeringen door de staat New York via het ontwikkelingsbureau New York Creates NY CREATES, ontwikkelt IBM in nauwe samenwerking met verschillende universiteiten en industriële partners state-of-the-art halfgeleiderprocestechnologieën in werklaboratoria voor de volgende generatie computerchips.

Het centrum biedt een unieke faciliteit voor halfgeleideronderzoek - de open omgeving vergemakkelijkt de samenwerking tussen toonaangevende leveranciers van apparatuur en materialen, onderzoekers, ingenieurs, academici en EDA-leveranciers. Momenteel heeft IBM een productie- en onderzoekspartnerschap met Samsung Electronics en vorig jaar werd een onderzoekspartnerschap aangekondigd met Intel. Belangrijke chipfabrikanten zoals ASML, KLA en Tokyo Electric (TEL) hebben apparatuur geïnstalleerd en werken actief samen met IBM aan de ontwikkeling van geavanceerde processen en metrologie voor toonaangevende technologieën.

Deze faciliteiten zijn niet goedkoop. Elke nieuwe doorbraak kost miljarden dollars aan investeringen en vele jaren onderzoek. De metalen poort High-k duurde bijvoorbeeld 15 jaar om in producten te gaan; de FinFET-transistor, vandaag essentieel, duurde 13 jaar; en de volgende generatie transistor, de gate-all-around/nano-plaat, die Samsung nu in productie neemt, was 14 jaar in ontwikkeling. Bovendien stijgen de kosten voor het vervaardigen van chips bij elk nieuw procesknooppunt met 20-30% en verdubbelen de R&D-kosten voor de ontwikkeling van elk knooppunt. Om deze strategische ontwikkeling te blijven ondersteunen, moet er een partnerschap zijn tussen de industrie, de academische wereld en de overheid.

IBM doet de investering

Je zou je kunnen afvragen waarom IBM, dat in de loop der jaren zijn productiefaciliteiten voor halfgeleiders heeft verkocht, zo betrokken is bij dit diepgaande en dure onderzoek. Ten eerste is IBM heel erg goed in de ontwikkeling van halfgeleiderprocessen. Het bedrijf pionierde de afgelopen decennia met verschillende kritische halfgeleidertechnologieën. Maar goed zijn in een technologie betaalt de rekeningen niet, dus IBM's tweede motivatie is dat het bedrijf de beste technologie nodig heeft voor zijn eigen Power- en Z-computers. Daartoe richt IBM zich primair op ontwikkelingen die high-performance computing en AI-verwerking ondersteunen.

Aanvullende strategische leveranciers en partners helpen deze innovaties te schalen die verder gaan dan alleen de bijdrage van IBM. De beste apparatuur van de leveranciers van apparatuur van wereldklasse biedt een testbed voor partners om te experimenteren en de nieuwste technologie te ontwikkelen. IBM heeft samen met zijn apparatuurpartners waar nodig gespecialiseerde apparatuur gebouwd om te experimenteren buiten de mogelijkheden van standaardapparatuur.

Maar IBM slaagt alleen als het de technologie van de labs naar productie kan brengen. Hiervoor hebben IBM en Samsung nauw samengewerkt aan procesontwikkelingen en de technologieoverdracht.

MEER VAN FORBESIBM gaat verticaal om transistors te schalenBy Kevin Krewel

Het NanoTech Center sluit aan bij de CHIPS Act omdat het de Verenigde Staten in staat zal stellen leiderschap te ontwikkelen op het gebied van productietechnologieën. Het kan ook kleinere bedrijven in staat stellen om innovatieve technologieën in deze faciliteit te testen. Het huidige fantastische gebouw draait 24/7/365 en wordt intensief gebruikt, maar er is ruimte om een ​​ander gebouw te bouwen dat de cleanroomruimte aanzienlijk kan verdubbelen. Er is ook een plan voor een gebouw dat de volgende generatie ASML EUV-apparatuur kan ondersteunen, de high NA EUV.

De toekomst is verticaal

De site in Albany is ook een centrum voor onderzoek naar chiplettechnologie. Naarmate het opschalen van halfgeleiders vertraagt, zullen unieke verpakkingsoplossingen voor multi-die-chips de norm worden voor krachtige en energiezuinige computers. IBM Research heeft een actief programma voor de ontwikkeling van unieke 2.5D- en 3D-stapeltechnologieën. Tegenwoordig is het geprefereerde substraat voor het bouwen van deze multi-die-chips nog steeds gemaakt van silicium, op basis van de beschikbaarheid van gereedschappen en productiekennis. Er zijn nog steeds unieke processtappen die moeten worden ontwikkeld om de gespecialiseerde verwerking aan te kunnen, inclusief laseronthechtingstechnieken.

IBM werkt ook samen met fabrikanten van testapparatuur, omdat het bouwen van 3D-structuren met chiplets een aantal unieke testuitdagingen met zich meebrengt. Externe EDA-leveranciers moeten ook deel uitmaken van het ontwikkelingsproces, omdat het uiteindelijke doel van chiplet-gebaseerd ontwerp is om chips van verschillende procesknooppunten en verschillende gieterijen te kunnen combineren.

Vandaag de dag is chiplettechnologie nog in de kinderschoenen, maar de toekomst zal deze technologie absoluut nodig hebben om de volgende generatie datacenterhardware te bouwen. Het is een situatie waarin economie en technologie op het juiste moment samenkomen.

Samengevat

Het Albany NanoTech Center is een model voor de halfgeleiderindustrie en demonstreert een manier om onderzoekers uit verschillende disciplines en verschillende organisaties samen te brengen om de state-of-the-art halfgeleidertechnologie te bevorderen. Maar dit model moet ook worden opgeschaald en in heel Noord-Amerika worden gerepliceerd. Met meer financiering en meer schaal moet er ook voldoende geschoolde arbeidskrachten zijn. Hier moeten de VS investeren in STEM-onderwijs op hetzelfde niveau als de Space Race aan het eind van de jaren vijftig en sites zoals Albany die R&D aanbieden op het gebied van geavanceerde procesontwikkeling die meer studenten zou moeten inspireren om natuurkunde, scheikunde en elektrotechniek in te gaan en niet om de volgende cryptovaluta-startup te bouwen.

_{Tirias Research volgt en adviseert bedrijven in het hele elektronica-ecosysteem, van halfgeleiders tot systemen en sensoren tot de cloud. Leden van het Tirias Research-team hebben overleg gepleegd met IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung en andere gieterijen.}