NanoIC: Новый этап в развитии полупроводниковых технологий

Европа делает ставку на лидерство в мировой полупроводниковой индустрии, и проект NanoIC играет в этом ключевую роль. Эта специализированная исследовательская и опытно-промышленная линия призвана ускорить разработку технологий, выходящих за рамки существующих полупроводниковых решений, что особенно важно для таких сфер, как вычислительные системы, связь, транспорт, энергетика и здравоохранение.

NanoIC действует как мост между передовыми научными разработками и их коммерческим применением, укрепляя позиции Европы в инновациях и конкуренции на глобальном рынке.

Для преодоления разрыва между исследованиями и производством в полупроводниковой отрасли необходим надежный канал от лаборатории до фабрики. NanoIC способствует инновациям в архитектурах вычислительных систем, развивая конкретные полупроводниковые технологии. Главная цель — дать европейским компаниям возможность сохранять лидирующие позиции в этой сфере.

Линия NanoIC специализируется на разработке и совершенствовании передовых логических, запоминающих и межсоединительных технологий, выходящих за пределы 2 нм. Проект охватывает масштабное наращивание мощностей, особенно в чистых комнатах imec в Лёвене (Бельгия), совместные исследования и разработки, доведение передовых технологий до стадии прототипирования и поддержку инноваций, предоставляя доступ к этим технологиям всему спектру полупроводниковой экосистемы.

Участники могут взаимодействовать с NanoIC, выбирая наиболее подходящие для их целей модели сотрудничества, независимо от их места в цепочке создания стоимости. Это обеспечивает раннее понимание новых тенденций и помогает Европе сохранять конкурентоспособность на всех этапах — от материалов и оборудования до процессов, устройств, дизайна и систем.

Строительные блоки будущих вычислительных систем

Ожидается, что логические устройства класса Nanosheet обеспечат масштабирование и повышение производительности еще в течение трех поколений (N2, A14, A10). Архитектуры комплементарных полевых транзисторов (CFET) в настоящее время прогнозируются к внедрению около 2031 года на узле A7, что станет важным поворотным моментом в дизайне CMOS-устройств. Дальнейший прогресс в этой области требует обширных исследований новых материалов, технологических модулей, оборудования и возможностей передовой литографии, где ключевую роль играет экстримальная ультрафиолетовая литография с высокой числовой апертурой (High NA EUV).

Инновации в области памяти сосредоточены на новых магнитных запоминающих устройствах, в частности, на SOT-MRAM (spin orbit torque-magnetic random access memory) и встроенной DRAM (eDRAM). Для последней разрабатывается альтернативная конфигурация 2T0C, включая исследование полупроводников с широкой запрещенной зоной, таких как полупроводниковые оксиды (например, оксид индия-галлия-цинка) или двумерные переходные металлы (например, дихалькогениды), которые рассматриваются как перспективные альтернативные канальные материалы. Параллельно ведется разработка 3D-платформы памяти для изучения будущих инновационных решений, дополняющих SRAM и DRAM, что необходимо для решения проблем емкости и пропускной способности памяти при новых рабочих нагрузках.

Для интеграции различных кристаллов в системы требуются передовые электрические и оптические межсоединения, соответствующие нормам 2 нм и ниже. Для дальнейшего развития электрических межсоединений будет реализована гетерогенная 3D-интеграция, такая как гибридная пайка по технологии die-to-wafer (D2W). Для электрического соединения кристаллов бок о бок и обеспечения чиплетной интеграции 2.5D на недорогой подложке NanoIC будет нацелена на линии менее 2 мкм, предлагая технологию мелкошаговых редистрибуционных слоев (FP RDL) на основе медных линий и переходных отверстий, встроенных в полимеры.

Указанные передовые технологии логических схем, памяти и межсоединений, определенные в соответствии с промышленными стандартами, являются ядром опытной линии NanoIC. Их реализация требует оценки новых процессов и материалов, более точного контроля процессов и разнообразных путей валидации. Создание релевантных технологических модулей требует инвестиций в совершенно новые возможности обрабатывающего оборудования и метрологии. Эти модули являются строительными блоками базовых процессов и подвержены постоянным улучшениям, обеспечивая созревание технологий, ускоряя обучение и повышая уровень готовности к внедрению (TRL). Стабилизированные базовые процессы представляют собой возможности для R&D сотрудничества, например, с поставщиками материалов и оборудования, чтобы оставаться на переднем крае инноваций.

Снижение барьеров для передовых разработок микросхем с помощью продвинутых PDK

Чтобы помочь европейским разработчикам, как в академической среде, так и в промышленности, изучать эти достижения в области технологий логических схем, памяти и межсоединений, NanoIC предоставляет ранний доступ к продвинутым наборам проектных данных (PDK). Эти PDK представляют собой комплексные инструментарии, которые предоставляют разработчикам предиктивные модели, библиотеки ячеек и ресурсы для системной интеграции, обеспечивая точное моделирование и валидацию интегральных схем для передовых технологических узлов. Предоставляя эти практические наборы, разработчики схем могут исследовать будущие архитектуры чипов, решать сложные проектные задачи и поддерживать инновации в узлах, выходящих за пределы 2 нм.

В частности, NanoIC предлагает два взаимодополняющих PDK: Pathfinder PDK для раннего исследования дизайна в передовых технологиях (beyond-state-of-the-art) и System Exploration PDK для подготовки к аппаратному прототипированию и системным инновациям. Эти PDK выпускаются на протяжении всего проекта и включают несколько версий Pathfinder PDK для N2, а также версии логических PDK для A14 и A7. PDK для памяти основаны на прогрессе в eDRAM и SOT-MRAM, в то время как для передовых решений межсоединений они могут быть исследованы через RDL, кремниевые интерпозеры и гибридную пайку D2W.

Стимулирование инноваций в Европе

NanoIC обеспечивает гибкий доступ к передовым технологиям логических схем, памяти и межсоединений для всей полупроводниковой экосистемы. Компании, исследовательские институты, стартапы и университеты могут сотрудничать в соответствии со своими инновационными потребностями.

Интегрированные производители устройств и контрактные фабрики могут использовать базовые процессы для изучения новых модулей и вариантов повышения производительности. Поставщики оборудования и материалов, как европейские, так и мировые, приглашаются к сотрудничеству для тестирования и совершенствования новых инструментов и процессов. Кроме того, стартапы, университеты и проектные компании имеют доступ к Pathfinder PDK для раннего исследования будущих узлов и System Exploration PDK для аппаратного прототипирования и системных инноваций.

NanoIC также стремится к подготовке нового поколения экспертов в области полупроводников. В партнерстве с EU Competence Centers проводятся очные и виртуальные курсы по технологиям, выходящим за пределы 2 нм, от полупроводниковых материалов до дизайна SoC. Программы стажировок и обучения предоставляют студентам реальный опыт, а отраслевые тренинги готовят бакалавров, магистров и аспирантов к будущим вызовам. Через экспертные курсы, техническое обучение и иммерсивные буткемпы NanoIC формирует квалифицированную рабочую силу для продвижения европейской полупроводниковой промышленности.

Таким образом, опытная линия NanoIC стратегически позиционируется для преодоления разрыва между передовыми исследованиями и коммерческими приложениями в полупроводниковой индустрии. Проект подчеркивает стремление Европы к инновациям, конкурентоспособности и устойчивому росту в все более цифровом мире. Развивая технологии и способствуя сотрудничеству, проект нацелен на укрепление лидерства Европы на мировом полупроводниковом рынке.