IBM Research Albany Nanotech Center は、CHIPS Act をエミュレートするためのモデルです

議会による CHIPS+ 法の成立と米国大統領による差し迫った署名により、Intel、TSMC、および Samsung による新しい半導体製造メガサイトの建設に多くの注意が払われています。 しかし、半導体ビジネスの製造面を超えて、研究、人材育成、中小企業の開発、学術協力などの関連分野への投資が非常に必要です。 私は最近、チップ製造の他のすべての側面を業界、政府、および学術の緊密なパートナーシップに統合する施設の代表的な例を見学する機会がありました。 このパートナーシップは、ニューヨーク州立大学 (SUNY) アルバニー キャンパスに隣接する IBM Research のナノテクノロジー センターがあるニューヨーク州アルバニーで 20 年以上続いています。 New York Creates NY CREATES 開発機関を通じてニューヨーク州から多額の投資を受けている IBM は、いくつかの大学や業界パートナーと緊密に連携して、次世代のコンピューター チップ用の作業ラボで最先端の半導体プロセス技術を開発しています。

このセンターは、半導体研究のためのユニークな施設を提供します。そのオープンな環境は、主要な機器および材料サプライヤー、研究者、エンジニア、学者、および EDA ベンダー間のコラボレーションを促進します。 現在、IBM は Samsung Electronics と製造および研究パートナーシップを結んでおり、昨年 Intel との研究パートナーシップが発表されました。 ASML、KLA、東京電気 (TEL) などの主要なチップ製造サプライヤーは、機器を設置しており、IBM と積極的に協力して、最先端技術の高度なプロセスと計測学を開発しています。

これらの設備は安くはありません。 新しいブレークスルーを達成するには、何十億ドルもの投資と何年にもわたる研究が必要です。 たとえば、High-k メタル ゲートが製品化されるまでに 15 年かかりました。 今日不可欠な FinFET トランジスタには 13 年かかりました。 そして、サムスンが現在生産を開始している次世代トランジスタであるゲートオールラウンド/ナノシートは、14年間開発されていました。 さらに、新しいプロセス ノードごとにチップを製造するためのコストは 20 ～ 30% 増加しており、R&D コストはノードの開発ごとに XNUMX 倍になっています。 この戦略的発展を支援し続けるためには、産業界、学界、政府の間のパートナーシップが必要です。

IBM による投資

何年にもわたって半導体製造施設を売却してきた IBM が、なぜこの深くて費用のかかる研究にこれほどまでに関与しているのかと疑問に思われるかもしれません。 たとえば、IBM は半導体プロセスの開発が非常に得意です。 同社は、数十年にわたっていくつかの重要な半導体技術を開拓してきました。 しかし、技術に長けているだけではお金がかからないため、IBM の XNUMX つ目の動機は、自社の Power および Z コンピューターに最適な技術が必要だということです。 そのために、IBM は主にハイパフォーマンス コンピューティングと AI 処理をサポートする開発に注力しています。

追加の戦略的サプライヤーとパートナーは、IBM の貢献だけでなく、これらの革新を拡大するのに役立ちます。 世界クラスの機器サプライヤーからの最高の機器は、パートナーが最先端の技術を実験し、進歩させるためのテストベッドを提供します。 IBM とその機器パートナーは、標準機器の機能を超えた実験が必要な場合に専用の機器を構築しました。

しかし、IBM が成功するのは、技術をラボから生産に移すことができる場合のみです。 そのために、IBM と Samsung はプロセス開発と技術移転に緊密に協力してきました。

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NanoTech Center は、米国が製造技術でリーダーシップを発揮できるようにするという点で、CHIPS 法と一致しています。 また、小規模な企業がこの施設で革新的な技術をテストすることもできます。 現在のファブ ビルディングは 24 時間 7 日稼働しており、非常に利用されていますが、クリーン ルーム スペースを 365 倍に大幅に拡張できる別のビルディングを建設するスペースがあります。 高NA EUVと呼ばれる次世代のASML EUV装置をサポートできる建物の計画もあります。

未来は垂直

アルバニーのサイトは、チップレット技術研究の中心地でもあります。 半導体のスケーリングが遅くなるにつれて、マルチダイ チップ向けの独自のパッケージ ソリューションが、高性能で電力効率の高いコンピューティングの標準になるでしょう。 IBM Research には、独自の 2.5D および 3D ダイ・スタッキング・テクノロジーを開発する積極的なプログラムがあります。 現在、これらのマルチダイ チップを構築するための好ましい基板は、入手可能なツールと製造知識に基づいて、依然としてシリコンで作られています。 レーザー剥離技術を含む、特殊な処理を処理するために開発しなければならない独自のプロセスステップがまだあります。

チップレットを使用して 3D 構造を構築することには、いくつかの固有のテスト上の課題があるため、IBM はテスト機器メーカーとも協力しています。 サード パーティの EDA ベンダーも開発プロセスに参加する必要があります。これは、チップレット ベースの設計の最終的な目標は、さまざまなプロセス ノードやさまざまなファウンドリからのチップを組み合わせることができるようにすることだからです。

今日のチップレット技術は初期段階ですが、将来的には次世代のデータセンター ハードウェアを構築するためにこの技術が絶対に必要になるでしょう。 これは、経済とテクノロジーが適切なタイミングで融合している状況です。

まとめ

アルバニー ナノテック センターは、半導体産業のモデルであり、さまざまな分野やさまざまな組織の研究者を集めて最先端の半導体技術を進歩させる 1950 つの方法を示しています。 しかし、このモデルは規模を拡大し、北米全体で複製する必要もあります。 より多くの資金とより大きな規模で、適切なスキルを持つ労働力も必要です。 米国が XNUMX 年代後半の宇宙開発競争と同等の STEM 教育に投資する必要があるのはここであり、最先端のプロセス開発に関する R&D を提供するアルバニーのようなサイトでは、より多くの学生が物理学、化学、電気工学ではなく、物理学、化学、電気工学に進むようになるはずです。次の暗号通貨スタートアップの構築に。

_{Tirias Research は、半導体からシステム、センサー、クラウドに至るまで、エレクトロニクス エコシステム全体の企業を追跡し、コンサルティングを行っています。 Tirias Research チームのメンバーは、IBM、Intel、GlobalFoundries、Samsung、およびその他のファウンドリのコンサルティングを行ってきました。}