Теперь, когда закон о чипах и науке вступил в силу, компании, которые должны получать субсидии на разработку и производство микросхем в США, могут начать предлагать планы своего расширения. Например, Micron и Western Digital, два ведущих производителя памяти DRAM и NAND, предлагают создать коалицию по исследованиям и разработкам памяти в США, а затем производить инновационные типы памяти в стране.
Возвращение разработки и производства памяти в США
В то время как США производят только около 12% мирового производства полупроводников, такие компании, как Intel, GlobalFoundries и Samsung Foundry, производят в стране относительно продвинутые микросхемы. Они используются во всем мире, поскольку многие из них уникальны. Но что касается производства компьютерной памяти, то США сильно отстают от Южной Кореи, Японии и Тайваня, в основном из-за высокой стоимости производства и рабочей силы в Северной Америке. Это немного странно, так как многие инновационные технологии памяти и производственные процессы разрабатываются либо в США, либо в США и Японии. Благодаря средствам, предоставленным Законом о чипах и науке, Micron и Western Digital надеются исправить эту ошибку.
«Чтобы обеспечить лидерство США в критической области полупроводниковой памяти и технологии хранения данных, NSTC должен разработать и сформулировать долгосрочное (> 5 лет) видение и дорожную карту для включения следующего поколения этих технологий», — говорится в совместном заявлении. говорится в заявлении между двумя компаниями.
Одной из государственно-частных организаций, которая будет создана с помощью финансирования Chips and Science, а также инвестиций заинтересованных сторон, станет Национальный центр полупроводниковых технологий (NSTC), который объединит промышленность, правительство, национальные лаборатории, и научное сообщество для проведения передовых исследований полупроводников и создания прототипов, согласно Ассоциация полупроводниковой промышленности (откроется в новой вкладке). Например, Micron и Western Digital предлагают сформировать Коалиция передового опыта в области памяти (MCOE) (откроется в новой вкладке), который станет частью NSTC и полностью сосредоточится на новых технологиях памяти. Кроме того, обе компании рассчитывают получить субсидии на строительство новых производственных мощностей в США.
«Коалиция передового опыта в области памяти (MCOE) поддержит эту эпоху преобразований и необходимых новых технологических инноваций», — говорится в заявлении Micron и Western Digital. «Этот MCOE должен быть целенаправленным усилием всей отрасли, научных кругов и правительства с четко определенными целями, связанными с преодолением проблем, изложенных в этом документе, и должен быть согласован с другими ключевыми коалициями передового опыта (COE) для поддержки общих целей NSTC. “
Требуются новые типы памяти, давайте работать вместе
Заядлый читатель Tom’s Hardware справедливо подметит, что 3D NAND и DRAM — это товары, цены на которые колеблются и существенно влияют на прибыльность производителей, поэтому крайне важно производить такие типы памяти в регионах с наименьшими затратами и, очевидно, в США. вряд ли там место. Более того, как Micron, так и Western Digital уже проводят исследования и разработки DRAM и 3D NAND в Японии, поэтому MCOE в США может показаться чрезмерным. Но есть несколько факторов, которые следует учитывать.
Во-первых, вычислительным устройствам нового поколения, которые Micron и Western Digital называют доменно-ориентированными архитектурами (DSA), потребуются совершенно новые типы памяти. В частности, два производителя памяти упоминают вычислительные архитектуры общего назначения, в которых используются разные виды памяти, конструкции с поддержкой ускорителей, в которых используется высокоскоростная память, и архитектуры, ориентированные на память, в которых вычисления (логика) тесно связаны с памятью. В то время как традиционные архитектуры будут продолжать использовать такие вещи, как 3D NAND, DRAM и HBM, развивающимся архитектурам потребуются новые типы памяти, которые должны будут обеспечивать всесторонние преимущества в различных показателях устройства, включая производительность, мощность, площадь. , функциональность, стоимость и сложность, по словам компаний.
Во-вторых, этих новых типов памяти сегодня не существует, а это означает, что такие компании, как Micron и Western Digital, должны инвестировать в фундаментальные исследования памяти, чтобы в конечном итоге разработать их. Например, Western Digital инвестировала в ReRAM — перспективный тип памяти класса хранения (SCM) — в течение многих лет, но безуспешно. Между тем, Micron даже не коммерциализирует должным образом 3D XPoint, который был разработан совместно с Intel. Промышленность определила несколько перспективных технологий для SCM-приложений (PCM, MRAM, FeRAM и др.), но ни одна из этих технологий не получила широкого распространения. Тем не менее, имеет смысл разрабатывать фундаментальные технологии для инновационных типов памяти научно-исследовательскими консорциумами/коалициями в сотрудничестве с академическими кругами, чтобы разделить затраты и ускорить выход на рынок.
В-третьих, во многих случаях для инновационных типов памяти потребуются совершенно новые материалы, новые конструкции устройств, технологии производства и ряд других вещей, требующих значительных инвестиций в фундаментальные исследования. Опять же, коалиции между коммерческими компаниями и академическими кругами обычно представляют собой более комплексный подход к фундаментальной науке, чем внутренние исследования и разработки. Например, IBM и SUNY Poly совместно проводят исследования и разработки в области полупроводников нового поколения.
В-четвертых, сближение памяти с вычислительной логикой является серьезной проблемой, поэтому в будущем будут приобретать все большее значение технологии упаковки 2,5D и 3D. Их совместная разработка будет выгодна для всех.
Наконец, существуют фундаментальные проблемы при разработке и производстве микросхем с использованием передовых технологий изготовления. Поэтому Micron и Western Digital утверждают, что необходимо совместно разрабатывать инструменты моделирования (TCAD) и автоматизации электронного проектирования (EDA), чтобы ускорить разработку решений следующего поколения, основанных на новых материалах, структурах и дизайне. Кроме того, жизненно важно ускорить рост инновационных технологий производственного оборудования, таких как решения для создания шаблонов EUV-маски и пластин, для повышения производительности инструментов EUV и новых инструментов метрологии и анализа/характеристики материалов.
Micron и Western Digital ожидают, что MCOE сосредоточится на следующих направлениях деятельности:
- Передовые «предконкурентные» исследования и разработки материалов, производственных технологий и методов анализа.
- Технологии памяти для вычислений, ориентированных на память (включая вычисления в памяти, вычисления в ближней памяти и аналоговые вычисления).
- Инновационные технологии 3D-памяти.
- Усовершенствованные решения для упаковки и многоярусной памяти.
- Гетерогенная интеграция (функциональная и/или физическая) на уровне пластин и чипов.
- Массив точек X интегрирован с усовершенствованной CMOS для проверки новой концепции.
- Методологии и инструменты моделирования для быстрой разработки и совместной оптимизации сложных технологий и систем.
В целом, в то время как такие компании, как Micron и Western Digital, могут создавать проприетарные типы памяти для конкретных приложений (или, скорее, DSA, как они говорят), они хотят проводить фундаментальные исследования и разработки, а также налаживать производство вместе с другими американскими компаниями. Поэтому в случае успеха организаций NSTC и MCOE они улучшат конкурентные позиции участников и, следовательно, полупроводниковой промышленности США в целом.
Передовые фабрики памяти приходят в США
Открытие инновационных материалов и разработка передовых технологий памяти в США — это одно. Но перенос производства памяти в США — это совсем другая задача. Во вторник Микрон объявил (откроется в новой вкладке) планирует инвестировать 40 миллиардов долларов в передовые операции по производству памяти в США к концу десятилетия.
«Это законодательство позволит Micron увеличить внутреннее производство памяти с менее чем 2% до 10% мирового рынка в следующем десятилетии, что сделает США домом для самого передового производства памяти и исследований и разработок в мире».
Micron не уточнила, какую память планирует производить в США (например, 3D NAND, DRAM, SCM и т. д.), но можно предположить, что компания попытается создать в Штатах премиальные типы памяти.
Между тем, в течение следующих семи или восьми лет 40 миллиардов долларов, вложенных в фабрики, могут позволить Micron купить одну фабрику с поддержкой EUV, которая может производить практически все типы памяти, или даже пару производственных мощностей среднего размера с поддержкой EUV и высокой числовой апертурой с поддержкой EUV ( хотя мы предполагаем). В любом случае, похоже, что Micron надеется принести в США передовые технологические процессы, стремясь производить передовые и дорогие устройства памяти.
В настоящее время производители в Южной Корее, Японии и Сингапуре используют самые передовые технологии изготовления памяти. Micron планирует переломить эту тенденцию.
