Artık Chips and Science yasası kanunla imzalandığına göre, ABD’de çip geliştirme ve üretimi için sübvansiyon alması gereken şirketler, genişleme planları önermeye başlayabilirler. Örneğin, DRAM ve NAND belleğinin önde gelen iki üreticisi olan Micron ve Western Digital, ABD’de bir bellek araştırma ve geliştirme koalisyonu kurmayı ve ardından ülkede yenilikçi bellek türleri üretmeyi teklif ediyor.
Bellek Geliştirme ve Üretimi ABD’ye Geri Getirmek
ABD, küresel yarı iletken üretiminin yalnızca %12’sini üretirken, Intel, GlobalFoundries ve Samsung Foundry gibi şirketler ülkede nispeten gelişmiş çipler üretiyor. Birçoğu benzersiz olduğu için dünya çapında kullanılmaktadırlar. Ancak bilgisayar belleği üretimi ile ilgili olarak, ABD, esas olarak Kuzey Amerika’nın yüksek fabrika ve işçilik maliyetleri nedeniyle Güney Kore, Japonya ve Tayvan’ın çok gerisindedir. ABD’de veya ABD ve Japonya’da birçok yenilikçi bellek teknolojisi ve üretim süreci geliştirildiği için biraz garip. Chips and Science yasası tarafından sağlanan fonlarla Micron ve Western Digital, bu yanlışı düzeltmeyi umuyor.
“Yarı iletken bellek ve depolama teknolojisinin kritik alanında ABD liderliğini güvence altına almak için NSTC, bu teknolojilerin yeni neslinin etkinleştirilmesi için uzun vadeli (> 5 yıl) bir vizyon ve yol haritası geliştirmeli ve açıklamalıdır.” İki şirket arasındaki açıklama okundu.
Chips and Science fonu ve ilgili tarafların yatırımlarıyla kurulacak kamu-özel kuruluşlarından biri de sanayi, devlet, ulusal laboratuvarları bir araya getirecek Ulusal Yarı İletken Teknoloji Merkezi (NSTC) olacak. ve akademi, gelişmiş yarı iletken araştırma ve prototipleme yapmak için, Yarı İletken Endüstrisi Derneği (yeni sekmede açılır). Örneğin, Micron ve Western Digital, Mükemmellik Bellek Koalisyonu (MCOE) (yeni sekmede açılır)NSTC’nin bir parçası olacak ve tamamen yeni bellek teknolojilerine odaklanacak. Ayrıca, her iki şirket de ABD’de yeni üretim kapasitesi inşa etmek için sübvansiyon almayı bekliyor.
Micron ve Western Digital tarafından yapılan açıklamada, “Bir Mükemmellik Bellek Koalisyonu (MCOE), bu dönüşüm çağını ve gereken yeni teknolojik yenilikleri destekleyecektir.” “Bu MCOE, endüstri, akademi ve hükümet genelinde, bu belgede özetlenen zorlukların üstesinden gelmekle ilgili açıkça tanımlanmış hedeflere odaklanmış bir çaba olmalı ve NSTC’nin genel hedeflerini desteklemek için diğer mükemmellik koalisyonları (COE’ler) ile uyumlu olmalıdır. “
Yeni Bellek Türleri Gerekiyor, Birlikte Çalışalım
Tom’s Hardware’in hevesli bir okuyucusu, 3D NAND ve DRAM’in fiyatları dalgalanan ve üreticilerin karlılığını önemli ölçüde etkileyen ürünler olduğunu haklı olarak not edecektir; bu nedenle, bu tür bellekleri en düşük maliyetli bölgelerde ve açıkçası ABD’de yapmak çok önemlidir. pek oraya ait değil. Ayrıca, hem Micron hem de Western Digital, Japonya’da halihazırda DRAM ve 3D NAND Ar-Ge operasyonlarına sahiptir, bu nedenle ABD’deki MCOE aşırı görünebilir. Ama dikkate alınması gereken birkaç faktör var.
İlk olarak, Micron ve Western Digital’in etki alanına özgü mimariler (DSA) olarak adlandırdığı yeni nesil bilgi işlem cihazları, tamamen yeni bellek türleri gerektirecektir. Özellikle, iki bellek üreticisi, farklı türde bellek kullanan genel amaçlı hesaplama mimarilerinden, yüksek hızlı bellek kullanan hızlandırıcıya duyarlı tasarımlardan ve hesaplama (mantık) ile belleği sıkı sıkıya birbirine bağlayan bellek merkezli mimarilerden bahseder. Geleneksel mimariler 3D NAND, DRAM ve HBM gibi şeyleri kullanmaya devam ederken, ortaya çıkan mimariler performans, güç, alan dahil olmak üzere çeşitli cihaz ölçümlerinde kapsamlı faydalar sağlaması gereken yeni bellek türlerine ihtiyaç duyacaktır. şirketlere göre , işlevsellik, maliyet ve karmaşıklık.
İkincisi, bu yeni bellek türleri bugün mevcut değil, bu da Micron ve Western Digital gibi şirketlerin eninde sonunda onları tasarlamak için temel bellek araştırmalarına yatırım yapması gerektiği anlamına geliyor. Örneğin, Western Digital, bir perspektif depolama sınıfı bellek (SCM) türü olan ReRAM’e yıllardır yatırım yapıyor, ancak başarılı olamadı. Bu arada Micron, Intel ile birlikte geliştirdiği 3D XPoint’i yeterince ticarileştirmedi. Endüstri, SCM uygulamaları (PCM, MRAM, FeRAM, vb.) için umut verici birkaç teknoloji belirlemiştir, ancak bu teknolojilerin hiçbiri yaygınlaşmamıştır. Bununla birlikte, AR-GE konsorsiyumları/koalisyonları tarafından akademi ile işbirliği içinde, maliyetleri paylaşmak ve pazara sunma süresini hızlandırmak için yenilikçi bellek türlerinin ardındaki temel teknolojileri geliştirmek çok mantıklı.
Üçüncüsü, çoğu durumda, yenilikçi bellek türleri, yepyeni malzemeler, yeni cihaz yapıları, üretim teknolojileri ve temel araştırmalara yoğun yatırımlar gerektiren diğer birçok şeyi gerektirecektir. Yine, ticari şirketler ve akademi arasındaki koalisyonlar, genel olarak, kurum içi Ar-Ge operasyonlarından ziyade temel bilime daha kapsamlı bir yaklaşımı temsil eder. Örneğin, IBM ve SUNY Poly ortaklaşa yeni nesil yarı iletken Ar-Ge’sini yürütür.
Dördüncüsü, belleği hesaplama mantığına yaklaştırmak önemli bir zorluktur, bu nedenle gelecekte 2.5D ve 3D paketleme teknolojileri önem kazanacaktır. Bunları işbirliği içinde geliştirmek herkes için faydalı olacaktır.
Son olarak, öncü üretim teknolojilerini kullanarak talaşların geliştirilmesi ve üretilmesinde temel zorluklar vardır. Bu nedenle Micron ve Western Digital, yeni malzemelere, yapılara ve tasarıma dayalı yeni nesil çözümlerin geliştirilmesini hızlandırmak için simülasyon (TCAD) ve elektronik tasarım otomasyonu (EDA) araçlarını ortaklaşa geliştirmenin gerekli olduğunu iddia ediyor. Ayrıca, EUV araçlarının ve yeni metroloji ve malzeme analizi/karakterizasyon araçlarının üretkenliğini artırmak için EUV maskesi ve gofret kalıplama çözümleri gibi yenilikçi üretim ekipmanı teknolojilerinin büyümesini hızlandırmak hayati önem taşımaktadır.
Micron ve Western Digital, MCOE’nin aşağıdaki faaliyetlere odaklanmasını bekliyor:
- Malzemeler, üretim teknolojileri ve analiz teknikleri için gelişmiş ‘rekabet öncesi’ Ar-Ge.
- Bellek merkezli hesaplama için bellek teknolojileri (bellek içi hesaplama, belleğe yakın hesaplama ve analog hesaplama dahil).
- Yenilikçi 3D bellek teknolojileri.
- Gelişmiş paketleme ve yığınlanmış bellek çözümleri.
- Gofret ve yonga düzeyinde heterojen entegrasyon (fonksiyonel ve/veya fiziksel).
- Yeni konsept doğrulaması için gelişmiş CMOS ile entegre X noktası dizisi.
- Karmaşık teknolojilerin ve sistemlerin hızlı gelişimi ve birlikte optimizasyonu için modelleme metodolojileri ve araçları.
Genel olarak, Micron ve Western Digital gibi şirketler, belirli uygulamalara (ya da daha doğrusu onların ifadesiyle DSA’lara) yönelik tescilli bellek türleri geliştirebilirken, diğer Amerikan şirketleriyle birlikte temel Ar-Ge’yi ve üretim etkinleştirmeyi yürütmek istiyorlar. Bu nedenle, NSTC ve MCOE kuruluşları başarılı olursa, katılımcıların rekabetçi konumlarını ve dolayısıyla genel olarak ABD yarı iletken endüstrisini iyileştireceklerdir.
ABD’ye Gelen Öncü Bellek Fab’ları
ABD’de yenilikçi malzemeleri keşfetmek ve gelişmiş bellek teknolojileri geliştirmek bir şeydir. Ancak bellek üretimini ABD’ye getirmek farklı bir zorluktur. Salı günü, Mikron ilan edildi (yeni sekmede açılır) on yılın sonuna kadar ABD’deki öncü bellek üretim operasyonlarına 40 milyar dolar yatırım yapmayı planlıyor.
“Bu yasa, Micron’un önümüzdeki on yıl içinde yerel bellek üretimini küresel pazarın %2’sinden daha azından %10’una çıkarmasını sağlayarak ABD’yi dünyanın en gelişmiş bellek üretimi ve Ar-Ge’sine ev sahipliği yapacak.”
Micron, ABD’de ne tür bellek üretmeyi planladığını belirtmedi (örn. 3D NAND, DRAM, SCM, vb.), ancak şirketin Amerika’da birinci sınıf bellek türleri oluşturmaya çalışacağını tahmin edebiliriz.
Bu arada, önümüzdeki yedi veya sekiz yıl içinde, fabrikalara yapılan 40 milyar dolarlık yatırım, hemen hemen her tür bellek veya hatta birkaç orta boyutlu EUV ve High-NA EUV özellikli üretim tesisi üretebilen Micron bir EUV özellikli fabrika satın alabilir ( Her ne kadar spekülasyon yapsak da). Her halükarda, Micron, gelişmiş ve pahalı bellek cihazları yapmak için ABD’ye en son işlem teknolojilerini getirmeyi dört gözle bekliyor gibi görünüyor.
Günümüzde Güney Kore, Japonya ve Singapur’daki üreticiler en gelişmiş bellek üretim süreçlerini kullanıyor. Micron bu eğilimi tersine çevirmeyi planlıyor.