FD-SOI, עבודה עד 7 ננומטר

היום, CEA-Leti, מעבדת מחקר צרפתית בגרנובל, הכריזה על הקמת קו פיילוט למעגלים משולבים דיגיטליים, אנלוגיים ו-RF המבוססים על 10nm ו-7nm FD-SOI באירופה.

הקו, הנקרא Fames Pilot Line, יכלול OxRAM, FeRAM, MRAM ו-FeFET זיכרון לא נדיף משובץ; מתגי RF, מסננים וקבלים; משרנים משולבים עבור ממירי DC-DC; ושילוב תלת מימדי הטרוגני ורציף ליצירת תהליכי ייצור.

על פי דיווחים קודמים, על פי המתווה שגיבשה ממשלת צרפת, המכון הצרפתי לאלקטרוניקה טכנולוגית מידע (Laboratoire délectronique des technologies de linformation, CEA-Leti) מתכנן להשקיע יותר מ-500 מיליון יורו בחמש שנים לפיתוח ריק לחלוטין טכנולוגיית סיליקון מבודד זהב-חמצן למחצה (FD-SOI) להבטחת האוטונומיה של המדינה בתחום המוליכים למחצה, תוך הדהוד לדרישות האיחוד האירופי. מינוף היתרונות של טכנולוגיה זו כדי לקדם טרנספורמציה אקולוגית ודיגיטלית, עם שבבי 10nm FD-SOI כמטרה העיקרית, אנו מקווים לעמוד בדרישות ההולכות וגדלות לביצועי מוצר ויעילות אנרגטית בתחומי הרכב, מוצרי הטלפון הנייד והאינטרנט של דברים.

ההשקעה תגרום לבניית חדר נקי ייעודי בשטח של 2,000-מ"ר שצפוי להתחיל את פעילותו בתחילת 2025, כאשר האיחוד האירופי צפוי לתרום להיקף הקריטי הדרוש כדי להקל על מו"פ ותיעוש. היעד העיקרי של העברת הטכנולוגיה יהיה ST Microelectronics ו-Global Foundries משותף של מוליכים למחצה (méga-fab) ב-Crolles, דרום מזרח צרפת, שתהיה אחראית על ייצור המוני של מעגלי FD-SOI מתקדמים.

Jean-René Lèquepeys, CTO של CEA-Leti, אמר: "על ידי שילוב ושילוב של מגוון טכנולוגיות מתקדמות, קו הפיילוט של Fames יפתח את הדלת לארכיטקטורות מערכת-על-שבב משבשות ויספק חכמות, ירוקות ויעילות יותר. פתרונות לצ'יפס של המחר".

"לפחות 43 חברות, מספקי חומרים ויצרני ציוד ועד חברות אגדות, EDAs, IDMs, חברות מערכות ומשתמשי קצה, הביעו רשמית את תמיכתן ב-Fames", אמרה CEA-Leti. קו הפיילוט יהיה פתוח לכל בעלי העניין של האיחוד האירופי, לרבות אוניברסיטאות, RTOs, חברות קטנות ובינוניות וחברות תעשייתיות, כמו גם לכל המדינות הדומות, באמצעות מכרזים פומביים שנתיים ועל פי דרישה, ויבצע תהליך בחירה הוגן ולא מפלה. "

המימון יגיע ממדינות החברות המשתתפות ו"Chips JU", הגוף של האיחוד האירופי שמניע ייצור מוליכים למחצה מתקדם באירופה.

"צ'יפס JU שואפת להוות זרז ומופת לשותפויות ציבוריות-פרטיות בתחומים מרכזיים", מסביר ג'ארי קינרט, המנהל הבכיר שלה. "קו פיילוט זה יניע את הפיתוח של טכנולוגיות מפתח מוליכים למחצה ויאפשר שיתוף פעולה בין מספר שחקנים באירופה." בנוסף לקו פיילוט זה של FD-SOI, Chip JU תממן קו פיילוט עבור טכנולוגיות ייצור IC 2nm ומטה.

כיווץ FD-SOI ל-7ננומטרים

במהלך שלב הייעוץ לקראת חוק ה-CHIPS, האיחוד האירופי שאל את שלושת המוסדות המובילים במחקר מיקרו-אלקטרוניקה - CEA-Leti, imec ו-Fraunhofer - כיצד הם יכולים לתמוך ביעד של אירופה להכפיל את הייצור עד 2030 וביקש את עצתם לגבי מפת דרכים אסטרטגית . ההמלצות שלהם כוללות הקמת קו פיילוט סיליקון-על-מבודד (FD-SOI) מדולדל לחלוטין בגרנובל, צרפת, כדי לסייע בקנה מידה של טכנולוגיית תהליך FD-SOI ל-10nm.

למה לכוון ל-10 ננומטר אם אתה יכול לכוון רחוק יותר? נציב אירופה תיירי ברטון טען טענה גבוהה יותר, והציע לכווץ את FD-SOI ל-7 ננומטר. הביקורת הייתה בשפע, אבל הוא התמיד.

בנאום בטקס חנוכת מפעל Soitec SiC בברננד, ליד גרנובל, בספטמבר האחרון, אמר ברטון: "אם נשאף להשיג זאת ולהשיג זאת יחד ברמה האירופית, נוכל להשיג זאת". "

"כחלק מחוק ה-CHIPS, הקצבנו כספים למימון שלושה קווי פיילוט, כולל קו פיילוט FD-SOI של מיליארד דולר, עליו נוכל לבצע את כל הבדיקות האפשריות", אמר לאסיפה הכללית. "אנחנו הולכים לעזור לך להשיג תהליכים תת--10ננומטר או אפילו 7 ננומטר, כי אתה צריך להיות מוכן לשוק העתיד."

שיפור היעילות האנרגטית של מוליכים למחצה הספק נתפס כמפתח להשגת ניטרליות פחמן. CEA-Leti טוענת כי FD-SOI מהיר יותר ב-25% וצורך עד 40% פחות אנרגיה מאשר טרנזיסטורים מקבילים על סיליקון במצב מוצק.

מקורו של FD-SOI באזור גרנובל ומהווה את המוקד העיקרי של מחקר ופיתוח ב-CEA-Leti במשך יותר מ-20 שנה. טכנולוגיה זו משתמשת בשכבת בידוד דקה במיוחד ובסרט סיליקון דק מאוד על מצע סיליקון כדי לשלוט טוב יותר בהתנהגות הטרנזיסטור. הארכיטקטורה גם מאפשרת התאמה דינמית של מהירות המיתוג במהלך הפעולה, ומספקת דרך יעילה לייעל את צריכת החשמל כאשר המהירות פחות קריטית. בשל המבנה המישורי שלו, FD-SOI פחות מורכב לייצור מאשר FinFET.

חלפו הימים שבהם אירופה השקיעה רק במחקר והעבירה את הייצור אל מעבר לים, אמר ברטון. חוק ה-CHIPS יממן או יאשר ישירות מימון של בסיס תעשייתי אירופי תחרותי על פני כל שרשרת הערך של מוליכים למחצה.

אבל הגנה על השוק הפנימי של האיחוד האירופי ועל שרשראות הערך התעשייתיות דורשת יותר מסתם כסף. "נוכל לספק תמיכה פיננסית, אבל אנחנו צריכים טכנולוגיה פורצת דרך", אמר ברטון. "אנחנו הולכים לעזור לך לקחת את הסיכון כי השוק נמצא שם, ואנחנו לא יכולים להשאיר אותו לטייוואן ולארה"ב".

אסור לנו להיות תמימים כל ברית בין פוליטיקה לתעשייה תתפתח בסופו של דבר למאבק כוחות ובוררות כדי לשמור על האינטרסים של הפלגים שלהם ולשמור על תנועה של שרשרת הערך.

החתירה של האיחוד האירופי לריבונות טכנולוגית אינה פירושה קץ של בידוד, פרוטקציוניזם או סחר חופשי. מטרתו היא לקדם יותר שיתוף פעולה דו-צדדי עם מדינות דומות ושותפים אסטרטגיים. היא גם שואפת ליישם מדיניות תעשייתית, ליצור יכולת תעשייתית מספקת (למשל מגה-מפעלים) ולהשקיע בכל רמה של שרשרת הערך.

"המשימה שלנו היא לא לעשות הכל כאן (אירופה), אלא לשמור על האוטונומיה האסטרטגית שלנו", אמר ברטון. "הפרויקט יופיע. כיום יש לנו 65 פרויקטים בצנרת באירופה, בשווי של יותר מ-100 מיליארד יורו".

כחלק מחוק ה-CHIPS, האיחוד האירופי ישקיע 11 מיליארד אירו בשבע השנים הבאות באמצעות יוזמת השבבים האירופית כדי לפתח לפחות שלושה קווי פיילוט לתיעוש תהליכי ייצור מתקדמים בגודל צומת: אחד ב-imec עבור תת--2nm Gate Wrap-Around (GAA) פיתוח טכנולוגיית תהליכים, אחד ב-CEA-Leti עבור טכנולוגיית תהליך FD-SOI עד 10nm ומטה, ואחד במכון Fraunhofer לאינטגרציה הטרוגנית של מערכות.

רבים מאמינים שכדי להשתמש ב-CHIPS Act כדי לחדש בתעשיית המוליכים למחצה העולמית, האיחוד האירופי חייב לשאוף להיות מוביל בתכנון שבבים מתקדם, לאו דווקא ייצור שבבים. ברטון הוא לא אחד מהם.

"תנו לי להיות ברור: בלי פנטזיות, לא יכולה להיות מדיניות תעשייתית", אמר. "המיתוס של חברה ללא יופי מעולם לא עבד, וזה בהחלט לא עובד בעולם המודרני. אנחנו תומכים בתיעוש מחדש זה תוך כדי המשך עבודה עם השותפים שלנו."

ייתכן שיש הבדלים בנושאים ספציפיים, אבל המכנה המשותף הוא תמיד להגן על האינטרסים המשותפים של האיחוד האירופי. "אירופה חייבת להחזיר לעצמה את השליטה בגורלה", סיכם ברטון.