IBM Research Albany Nanotech Center Adalah Model Untuk Dicontoh Untuk CHIPS Act

Dengan disahkannya CHIPS+ Act oleh Kongres dan segera ditandatangani oleh Presiden Amerika Serikat, banyak perhatian telah diberikan pada pembangunan megasite manufaktur semikonduktor baru oleh Intel, TSMC, dan Samsung. Tapi di luar sisi manufaktur bisnis semikonduktor, ada kebutuhan yang signifikan untuk berinvestasi di bidang terkait seperti penelitian, pelatihan bakat, pengembangan usaha kecil dan menengah, dan kerjasama akademik. Baru-baru ini saya berkesempatan untuk mengunjungi contoh utama dari fasilitas semacam itu yang mengintegrasikan semua aspek lain dari manufaktur chip ini ke dalam industri yang erat, pemerintah, dan kemitraan akademis. Kemitraan itu telah berlangsung selama lebih dari 20 tahun di Albany New York di mana IBM Research memiliki pusat nanoteknologi yang terletak berdekatan dengan kampus State University of New York (SUNY) Albany. Dengan investasi yang signifikan oleh Negara Bagian New York melalui agen pengembangan New York Creates NY CREATES, IBM dalam kemitraan yang erat dengan beberapa universitas dan mitra industri sedang mengembangkan teknologi proses semikonduktor mutakhir di laboratorium kerja untuk chip komputer generasi berikutnya.

Pusat ini menyediakan fasilitas unik untuk penelitian semikonduktor – lingkungan terbukanya memfasilitasi kolaborasi antara pemasok peralatan dan material terkemuka, peneliti, insinyur, akademisi, dan vendor EDA. Saat ini, IBM memiliki kemitraan manufaktur dan penelitian dengan Samsung Electronics dan kemitraan penelitian diumumkan dengan Intel tahun lalu. Pemasok pembuat chip utama seperti ASML, KLA, dan Tokyo Electric (TEL) telah memasang peralatan, dan bekerja secara aktif dengan IBM mengembangkan proses dan metrologi canggih untuk teknologi terdepan.

Fasilitas ini tidak murah. Dibutuhkan miliaran dolar investasi dan bertahun-tahun penelitian untuk mencapai setiap terobosan baru. Misalnya, gerbang logam High-k membutuhkan waktu 15 tahun untuk masuk ke produk; transistor FinFET, yang penting saat ini, membutuhkan waktu 13 tahun; dan transistor generasi berikutnya, gate-all-around/nano sheet, yang sedang diproduksi oleh Samsung sekarang, telah dikembangkan selama 14 tahun. Selain itu, biaya untuk memproduksi chip di setiap node proses baru meningkat 20-30% dan biaya R&D berlipat ganda untuk pengembangan setiap node. Untuk terus mendukung pengembangan strategis ini, perlu ada kemitraan antara industri, akademisi, dan pemerintah.

IBM Melakukan Investasi

Anda mungkin bertanya mengapa IBM, yang menjual fasilitas manufaktur semikonduktornya selama bertahun-tahun, begitu terlibat dalam penelitian yang mendalam dan mahal ini. Salah satunya, IBM sangat, sangat bagus dalam pengembangan proses semikonduktor. Perusahaan memelopori beberapa teknologi semikonduktor penting selama beberapa dekade. Tetapi menjadi ahli dalam suatu teknologi tidak membayar tagihan, jadi motivasi kedua IBM adalah bahwa perusahaan membutuhkan teknologi terbaik untuk komputer Power dan Z miliknya sendiri. Untuk itu, IBM terutama berfokus pada pengembangan yang mendukung komputasi kinerja tinggi dan pemrosesan AI.

Pemasok dan mitra strategis tambahan membantu meningkatkan inovasi ini lebih dari sekadar kontribusi IBM. Peralatan terbaik dari pemasok peralatan kelas dunia menyediakan testbed bagi mitra untuk bereksperimen dan memajukan teknologi tercanggih. IBM bersama dengan mitra peralatannya telah membangun peralatan khusus jika diperlukan untuk bereksperimen di luar kemampuan peralatan standar.

Tetapi IBM hanya berhasil jika dapat mentransfer teknologi dari laboratorium ke dalam produksi. Untuk melakukannya, IBM dan Samsung telah bekerja erat dalam pengembangan proses dan transfer teknologi.

LEBIH DARI FORBESIBM Menjadi Vertikal Untuk Menskalakan TransistorBy Kevin Krewell

NanoTech Center sesuai dengan CHIPS Act yang memungkinkan Amerika Serikat untuk mengembangkan kepemimpinan dalam teknologi manufaktur. Hal ini juga dapat memungkinkan perusahaan kecil untuk menguji teknologi inovatif di fasilitas ini. Bangunan luar biasa saat ini beroperasi 24/7/365 dan sangat dimanfaatkan, tetapi ada ruang untuk membangun gedung lain yang dapat memperluas ruang kamar bersih dua kali lipat secara signifikan. Ada juga rencana untuk membangun gedung yang dapat mendukung peralatan ASML EUV generasi berikutnya yang disebut high NA EUV.

Masa Depan adalah Vertikal

Situs Albany juga merupakan pusat penelitian teknologi chiplet. Saat penskalaan semikonduktor melambat, solusi pengemasan unik untuk chip multi-die akan menjadi norma untuk komputasi berperforma tinggi dan hemat daya. IBM Research memiliki program aktif untuk mengembangkan teknologi die-stacking 2.5D dan 3D yang unik. Saat ini substrat pilihan untuk membuat chip multi-die ini masih terbuat dari silikon, berdasarkan ketersediaan alat dan pengetahuan manufaktur. Masih ada langkah-langkah proses unik yang harus dikembangkan untuk menangani pemrosesan khusus, termasuk teknik laser debonding.

IBM juga bekerja dengan produsen peralatan pengujian karena membangun struktur 3D dengan chiplet menghadirkan beberapa tantangan pengujian yang unik. Vendor EDA pihak ketiga juga perlu menjadi bagian dari proses pengembangan, karena tujuan akhir dari desain berbasis chiplet adalah untuk dapat menggabungkan chip dari node proses yang berbeda dan pengecoran yang berbeda.

Saat ini teknologi chiplet masih embrionik, tetapi masa depan akan sangat membutuhkan teknologi ini untuk membangun perangkat keras pusat data generasi berikutnya. Ini adalah situasi di mana ekonomi dan teknologi datang bersama-sama pada waktu yang tepat.

Kesimpulan

Albany NanoTech Center adalah model untuk industri semikonduktor dan menunjukkan satu cara untuk menyatukan para peneliti dari berbagai disiplin ilmu dan berbagai organisasi untuk memajukan teknologi semikonduktor tercanggih. Tetapi model ini juga perlu ditingkatkan dan direplikasi di seluruh Amerika Utara. Dengan pendanaan yang lebih besar dan skala yang lebih besar, dibutuhkan juga tenaga kerja terampil yang sesuai. Di sinilah AS perlu melakukan investasi dalam pendidikan STEM setara dengan Perlombaan Luar Angkasa akhir 1950-an dan situs-situs seperti Albany yang menawarkan R&D pada pengembangan proses terdepan yang seharusnya menginspirasi lebih banyak siswa untuk masuk ke fisika, kimia, dan teknik listrik dan bukan untuk membangun startup mata uang kripto berikutnya.

_{Tirias Research melacak dan berkonsultasi untuk perusahaan di seluruh ekosistem elektronik mulai dari semikonduktor hingga sistem dan sensor hingga cloud. Anggota tim Riset Tirias telah berkonsultasi untuk IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung, dan pengecoran lainnya.}