Новая модель R&D чипов в США. Конец корпоративной науки?

http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/2008/8_23/perst.htm#P_8_23_16

Стенания по поводу потери Штатами лидерства в полупроводниковых исследованиях и разработках (R&D) вызваны заявлением Bell Labs о прекращении исследований в области полупроводниковых материалов и приборов [1]. Bell Labs была первой в мире не только в изобретении транзистора, но также именно ей принадлежит первенство в разработке полевых транзисторов на основе МОП структур (MOSFET), приборов с зарядовой связью (ПЗС), молекулярно-лучевой эпитаксии, электронолучевой литографии, фотовольтаических элементов, СО2 лазеров и др.

Bell Labs, основанная в Murray Hill (штат Нью-Джерси) и сфокусированная на полупроводниковых исследованиях, теперь стала исследовательским звеном компании Alcatel-Lucent, основанной в Париже. Сегодняшний штат Labs (1000 исследователей, бюджет 2 млрд. долл.) будет заниматься исследованиями, способными самоокупаться в короткие сроки – беспроводная связь, оптика и компьютерные алгоритмы. Лишь небольшая группа продолжит фундаментальные исследования по быстродействующим электронным устройствам и нанотехнологии.

"Заявление о кончине полупроводниковых исследований и бизнеса в США преждевременно» - заявил Gregg Bartlett, вице-президент компании Freescale Semiconductor. "Имеются еще центры в США - Intel, IBM и технологический альянс IBM, где R&D остро сфокусированы на полупроводниках, и здесь еще могут случиться многочисленные инновации".

Это заявление, однако, кажется малоубедительным, когда наблюдаешь такую картину – компания Micron Technology в 2008 г. понесла убытки в размере 1.6 млрд. долл. Micron - единственный оставшийся в США производитель запоминающих устройств (DRAM, динамическая оперативная память). А ведь в свое время все штатовские чипмейкеры имели отношение к разработкам именно запоминающих устройств. Все полупроводниковые фабрики США постигла одинаковая судьба – переместить производство в оффшоры – в фабрики тайваньских и китайских компаний. Пессимисты предсказывают, что полупроводниковые R&D постигнет та же участь, что и полупроводниковое производство. Оптимисты, однако, говорят, что полупроводниковые R&D в США уменьшились, но... не исчезли.

IBM имеет бюджет 6.2 млрд. долл. на исследования и разработки, в которых заняты 3200 ученых и инженеров. Аналогичный бюджет Intel тоже выше 6 млрд. долл., и в ее исследовательской группе – более 1000 инженеров и ученых.

IBM и Intel утверждают, что полупроводниковые R&D в США вполне живы, несмотря на потери прибыльного бизнеса, связанного с запоминающими устройствами, и несмотря на усиливающуюся зависимость США от азиатских полупроводниковых фабрик. Не нужно забывать, что Intel стала первым в мире производителем чипов по 45-нм технологии, а сегодня заявляет о завершении разработок 32-нм технологии [2], доказывая сохраняющееся превосходство США.

Знаменитый Первый: Intel совместно с Калифорнийским университетом в Санта Барбара разработала первый кремниевый лазерный чип

"Вы можете судить о нашем здоровье по темпу развития технологии. Мы смогли перейти к новой 45-нм технологии с металлическим затвором и изоляцией из материалов с высокой диэлектрической постоянной (high-k) спокойно, без барабанного боя", - заявил Justin Rattner, главный технолог Intel.

IBM, в свою очередь, убеждает, что она движется к 45-нм технологии в соответствии с запланированным графиком и введет эту технологию в коммерческое производство микропроцессоров на одной из своих фабрик в ближайшее время. Однако, поскольку погоду здесь делает высокая стоимость глубоко субмикронных разработок, IBM сформировала альянс (включающий Advanced Micro Devices, Chartered, Freescale, Infineon, Samsung и STMicroelectronics) для ускорения исследований и разработок.

Изменения будут определяться не маршрутной картой, а экономической реальностью. Когда технологическое производство, связанное с полупроводниковыми подложками, перемещается в оффшоры, все большее число разработок движется вслед за этим. Сегодня стоимость новой фабрики подложек превышает 3 млрд. долл. Полупроводниковые исследования в США стали жертвой собственного успеха – сэкономив на оффшорном производстве в Китае и Тайване, полупроводниковые производители США начинают зависеть от этих партнерских фабрик, продвигая передовые технологические процессы (32-нм и ниже). Сегодня финансовое здоровье будет зависеть от дальнейшего масштабирования элементов, чтобы как можно больше чипов можно было изготовить на одной подложке, и, соответственно, снизить стоимость каждого.

"Мы вошли в ситуацию, когда все компании разрабатывают процессы, которые все теснее приближаются к фундаментальным физическим пределам, так что проблемы, которые необходимо решить, невероятно сложны", - сказал Brian Shirley, вице-президент компании Micron, отвечающий за разработку запоминающих устройств. Дороговизна собственных фундаментальных исследований побудила IBM, Intel и другие компании к созданию тесного партнерства с университетами. Один из лучших примеров результативности такого партнерства – недавнее сообщение IBM об изготовлении в Нанотехнологическом исследовательском центе в Олбани (Albany Nanotech Research Center) самого маленького в мире статического оперативного запоминающего устройства (SRAM) по 22-нм технологии. Этот центр был создан совместно IBM - альянсом и университетами Олбани (SUNY) и Нью-Йорка. IBM открыла несколько хорошо финансируемых программ с университетами Нью-Йорка, а также основала партнерство с Ренсселерским политехническим институтом (Rensselaer Polytechnic Institute) по разработке перспективных трехмерных (3D) методов сборки ИС. IBM также имеет два проекта с университетом Олбани – один включает создание 300-мм фабрики с 15-нм литографическим процессом, а другой будет сфокусирован на разработке вычислительных сетевых методов на базе суперкомпьютера IBM Blue Gene.

Intel финансирует в академической среде исследования в области спинтроники, углеродных нанотрубок, графена. Через 8-10 лет эти исследования будут перенесены на базу Intel для реализации в виде коммерческих продуктов.

Возможно лучший вариант сотрудничества промышленности с академией в проведении фунда-ментальных исследований демонстрирует компания Semiconductor Research Corp. (SRC), которая спонсирует более 100 исследовательских программ, координируя совместные исследования университетов многих стран и промышленных компаний.

Focus Center Research Program (FCRP) является совместной программой многих университетов, финансируемой промышленностью и правительством США. Программа имеет целью сохранить исторически лидирующую позицию США в области полупроводниковой технологии. В выполнении программы участвуют 41 университет, 200 факультетов и свыше 500 аспирантов, пытающихся выйти за пределы сегодняшней КМОП технологии.

Но частное финансирование университетских программ кажется просто карликовым по сравнению с правительственными программами, координируемыми Агентством военно-воздушных сил (Air Force Office of Scientific Research), Агентством перспективных оборонных исследований (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA), Национальным институтом стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology – NIST), Агентством военно-морских сил (Office of Naval Research) и Министерством энергетики (Department of Energy – DoD). Самым большим источником гражданских исследований является Национальный научный фонд (National Science Foundation – NSF) с бюджетом в 6 млрд. долл., из которых финансируются до 20% всех университетских исследований.

Однако финансовое давление кризиса увеличивается. Так, правительственное финансирование фундаментальных исследований в интересах микроэлектроники неуклонно снижается от 254 млн. долл. (2005) до 236 млн. долл. (2007) и 197 млн. долл. (2008). Частное финансирование пока не сократилось, но будет ли оно достаточным, чтобы «обуть» Bell Labs и сохранить сегодняшнее лидерство США в полупроводниковых исследованиях, пока не ясно.

1. http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/index_tem.htm

2. http://www.semiconductor.net/article/CA6621436.html?desc=topstory