IBM 研究奧爾巴尼納米技術中心是模仿 CHIPS 法案的模型

隨著國會通過 CHIPS+ 法案以及美國總統即將簽署該法案，英特爾、台積電、三星等新半導體製造巨頭的建設備受關注。 但除了半導體業務的製造方面，還需要在研究、人才培訓、中小企業發展和學術合作等相關領域進行投資。 我最近有機會參觀了一個將芯片製造的所有其他方面整合到緊密的行業、政府和學術夥伴關係中的設施的典型例子。 這種合作關係在紐約奧爾巴尼已經持續了 20 多年，IBM 研究院在紐約州立大學 (SUNY) 奧爾巴尼校區附近設有一個納米技術中心。 紐約州通過 New York Creates NY CREATES 開發機構進行了大量投資，IBM 與幾所大學和行業合作夥伴密切合作，正在為下一代計算機芯片的工作實驗室開發最先進的半導體工藝技術。

該中心為半導體研究提供了獨特的設施——其開放的環境促進了領先的設備和材料供應商、研究人員、工程師、學者和 EDA 供應商之間的合作。 目前，IBM 與三星電子建立了製造和研究合作夥伴關係，並於去年宣布與英特爾建立研究合作夥伴關係。 ASML、KLA 和東京電氣 (TEL) 等主要芯片製造供應商已安裝設備，並正在積極與 IBM 合作，為前沿技術開發先進工藝和計量。

這些設施並不便宜。 每一個新的突破都需要數十億美元的投資和多年的研究。 例如，High-k金屬柵極花了15年才進入產品； 今天必不可少的 FinFET 晶體管用了 13 年； 而三星現在投產的下一代晶體管——環柵/納米片，已經研發了14年。 此外，每個新工藝節點的芯片製造成本都增加了20-30%，每個節點的研發成本都在翻倍。 為了繼續支持這一戰略發展，工業界、學術界和政府之間需要建立夥伴關係。

IBM 進行投資

您可能會問，為什麼多年來出售其半導體製造設施的 IBM 如此投入到這項深入而昂貴的研究中。 嗯，首先，IBM 非常非常擅長半導體工藝開發。 幾十年來，該公司開創了幾項關鍵的半導體技術。 但擅長一項技術並不能支付賬單，因此 IBM 的第二個動機是，該公司需要為自己的 Power 和 Z 計算機提供最好的技術。 為此，IBM 主要專注於支持高性能計算和人工智能處理的開發。

其他戰略供應商和合作夥伴有助於擴展這些創新，而不僅僅是 IBM 的貢獻。 來自世界級設備供應商的最佳設備為合作夥伴提供了試驗和推進最先進技術的試驗台。 IBM 及其設備合作夥伴已經在需要進行超出標准設備功能的實驗時構建了專用設備。

但 IBM 只有將技術從實驗室轉移到生產中才能成功。 為此，IBM 和三星一直在流程開發和技術轉讓方面密切合作。

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納米技術中心與 CHIPS 法案相吻合，因為它將使美國能夠發展製造技術的領導地位。 它還可以讓較小的公司在這個設施中測試創新技術。 目前的晶圓廠大樓 24/7/365 運行，利用率很高，但仍有空間建造另一棟可以顯著擴大潔淨室空間的大樓。 還有一個建築計劃，該建築將能夠支持稱為高 NA EUV 的下一代 ASML EUV 設備。

未來是垂直的

奧爾巴尼站點也是小芯片技術研究的中心。 隨著半導體規模的放緩，多芯片芯片的獨特封裝解決方案將成為高性能和高能效計算的標準。 IBM Research 有一個開發獨特的 2.5D 和 3D 芯片堆疊技術的積極計劃。 今天，基於工具和製造知識的可用性，構建這些多芯片芯片的首選基板仍然由矽製成。 仍然必須開發獨特的工藝步驟來處理專業加工，包括激光剝離技術。

IBM 還與測試設備製造商合作，因為使用小芯片構建 3D 結構會帶來一些獨特的測試挑戰。 第三方 EDA 供應商也需要參與開發過程，因為基於小芯片設計的最終目標是能夠組合來自不同工藝節點和不同代工廠的芯片。

今天小芯片技術處於萌芽狀態，但未來絕對需要這項技術來構建下一代數據中心硬件。 這是經濟和技術在正確的時間融合在一起的情況。

總結

奧爾巴尼納米技術中心是半導體行業的典範，它展示了一種將來自不同學科和不同組織的研究人員聚集在一起以推進最先進的半導體技術的方法。 但這種模式也需要擴大規模並在整個北美復制。 隨著更多的資金和更大的規模，還需要有適當技能的勞動力。 這是美國需要在 STEM 教育上進行投資的地方，與 1950 年代後期的太空競賽和奧爾巴尼等提供前沿工藝開發研發的地點應該激勵更多的學生進入物理、化學和電氣工程，而不是建立下一個加密貨幣初創公司。

_{Tirias Research 為整個電子生態系統中的公司提供跟踪和諮詢服務，從半導體到系統，從傳感器到雲。 Tirias 研究團隊的成員曾為 IBM、英特爾、GlobalFoundries、三星和其他代工廠提供諮詢服務。}