Chủ Nhật, 21 tháng 5, 2023

Bỉ và trung tâm vi điện tử liên trường đại học IMEC

Khởi đầu
năm 1982 chính phủ người Vlaanderen thành lập một chương trình cho nghiên cứu nâng cao vi điện tử, mục tiêu để củng cố ngành bán dẫn ở quận Flanders dân số 6.6 triệu người
chính phủ địa phương ở Bỉ đặc biệt nắm quyền kiểm soát lớn lên phát triển công nghiệp, cho nên có thẩm quyền đầu tư vào xây dựng những ngành địa phương
chương trình bao gồm 3 phần:
một phòng thí nghiệm để nghiên cứu nâng cao
một xưởng fab bán dẫn
một chương trình đào tạo thiết kế tích hợp vô cùng lớn VLSI
sau 2 năm, phòng thí nghiệm nâng cao trở thành IMEC tổ chức phi lợi nhuận ở thành phố Leuven bấy giờ có 70 nhân viên do giáo sư Roger Van Overstraeten đứng đầu
Roger là tiến sĩ trường Stanford làm việc tại trường đại học công giáo ở Leuven
tuyên ngôn của IMEC là để thực hiện nghiên cứu phát triển [R&D] tiên phong nhu cầu ngành, đi trước từ 3 đến 10 năm
chủ yếu trong lĩnh vực vi điện tử và thiết kế, sau đó IMEC đã mở rộng sang năng lượng và những ngành khác

Gây quỹ
toàn bộ dự án bắt đầu với khoản đầu tư 62 triệu euro
tiền đầu tư ban đầu giúp chi vào hạ tầng vi điện tử mới nhất như văn phòng, xưởng fab với phòng sạch cho wafer đường kính 200 milimet và phòng thí nghiệm nâng cao
năm 1984 IMEC gây quỹ thông qua ngân sách nhà nước của chính phủ người Vlaanderen và gặt hái doanh thu riêng thường niên 6.5 triệu euro
nhà nước người Vlaanderen khá hào phóng, nhưng ngân sách công có giới hạn, nên phòng nghiên cứu cần tìm cách tự kiếm tiền
đầu thập niên 1990 phó giám đốc IMEC mảng phát triển kinh doanh đề xuất sáng kiến
năm 1991 phòng ra mắt mô hình đối tác nghiên cứu phát triển [R&D] riêng là chương trình liên kết công nghiệp

Chương trình liên kết công nghiệp
chương trình liên kết công nghiệp là một mô hình đối tác kinh doanh để chia sẻ chi phí phát triển giữa các đối tác
chương trình đã mời gọi một nhóm các nghiên cứu sinh công nghiệp với nghiên cứu sinh IMEC để tập trung vào một công nghệ cụ thể
IMEC chào hàng cho những nghiên cứu sinh một cơ hội cộng tác trên một nền tảng trung lập trong một phạm vi dự án đã nêu rõ và quy định quyền sở hũu trí tuệ cho các bằng sáng chế
các nhánh của chuỗi cung - xưởng fab, nhà thiết kế không xưởng, nhà làm công cụ, nhà bán phần mềm hỗ trợ thiết kế điện tử EDA... - giao tiếp và hợp tác để tạo nên một nền tảng duy nhất
giá thành của việc phát triển công nghệ này, khá đắt đỏ, được chia sẻ và đồng thời quyền sở hữu của những tài sản trí tuệ ấy hoặc là được chia sẻ hoặc là sở hữu độc quyền tuỳ theo phương cách nó [tài sản sở hữu trí tuệ] được khám phá
giống Hollywood, một bộ phim sẽ cần một đạo diễn, diễn viên, thiết kế hậu trường, kỹ sư điện ảnh, thiết kế trang phục, ngân quỹ... vào cộng tác cho dự án - trị giá của sở hữu trí tuệ sẽ được chia sẻ trong nhóm tuỳ theo quy định nêu trước - khi kết thúc dự án, mọi người chia tay và tạm biệt
IMEC thu lợi nhuận từ những mối hợp tác này, nhờ cả tham gia lẫn bản quyền sở hữu trí tuệ mà phòng nghiên cứu đóng góp vào liên doanh
những bằng sáng chế IMEC khám phá và sở hữu được từ những mối hợp tác ấy, phòng tái sử dụng để gây quỹ khởi nghiệp những cộng tác mới

ASML
ASML làm công cụ cho ngành bán dẫn nhưng công ty từ lâu đã đặt chuyên môn vào thiết kế và tích hợp hệ thống hơn là chỉ làm một học viện nghiên cứu chuyên sâu
cho nên để nghiên cứu phát triển [R&D] thì ASML hợp tác thân cận với những công ty như Zeiss, Philips và cả IMEC
năm 2004 Martin van den Brink người sau này làm chủ tịch, nói: "ASML đang hợp tác với IMEC trong những công đoạn quang khắc nâng cao đã nhiều năm nay. Quan hệ đối tác cung cấp cho ASML những phản hồi sớm từ khách hàng là thành viên IMEC và cả khách hàng ngoài của ASML, cho phép chúng tôi đẩy nhanh tốc độ ra mắt sản phẩm. Đổi lại, thành viên IMEC được tiếp cận sớm với những công đoạn mới và rút ngắn công đoạn cải thiện tỷ lệ đạt [tăng tốc độ áp dụng công cụ mới] khi sản phẩm mới được cài đặt ở cơ sở của khách"
hợp tác giữa ASML và IMEC là một trong những mối lâu đời nhất ngành, bắt đầu từ máy dập krypton florua [KrF] thế hệ đầu tiên năm 1989
quang khắc là một công đoạn không thể thiếu của chuỗi sản xuất bán dẫn nhưng không độc lập mà phải vừa khít với các công đoạn khác
cho nên thiếu kiến thức về cách thức hoạt động của các công cụ quang khắc, hoặc những công đoạn khác trong chuỗi sản xuất, có thể dẫn đến hậu quả xấu
thử nghĩ đến việc chi ra hàng triệu đôla xây dựng một lò nướng bánh pizza đường kính 200 milimét nhưng khách hàng lại muốn pizza đường kính 300 milimét
cho nên ASML sử dụng IMEC giống như một hố nước để thu thập những nguồn bán hàng khác trong ngành để định vị làm thể nào khớp sản phẩm với toàn bộ công đoạn hoàn chỉnh
ví dụ năm 1999 IMEC định vị một dự án cho máy dập argon florua [ArF] 193 nanomet với mục tiêu phát triển và áp dụng những vật liệu và mặt nạ cản quang khác nhau cho tiến trình xử lý 180 nanomet
dự án mời gọi những nghiên cứu sinh từ ASML, 5 công ty làm chất cản quang, một nhà phát triển chất bọc cản quang, 4 công ty làm chip bao gồm Intel và Texas Instruments, một công ty thẩm nghiệm mặt nạ và "một con gà gô trong một cây lê" [a partridge in a pear tree]
một mục tiêu dự án phố biến nữa là để thẩm nghiệm một công cụ cụ thể đang trong công đoạn phát triển
ASML làm một công cụ quang khắc mới cho thế hệ in thạch bản như 157 nanomet hoặc EUV [siêu cực tím] và họ muốn thử nghiệm áp dụng bên trong một xưởng fab thực tế
để tiết kiệm, ASML mang công cụ mới đến IMEC và số ít thành viên từ các nhà làm chip sẽ thẩm nghiệm công cụ trong một môi trường bán dẫn thực tiễn, gắn vào những công cụ công nghiệp thực tế của Hitachi hoặc Tokyo Electron để có được đánh giá khách quan nhất
hiệu ứng phụ là ASML trở nên hiệu quả vượt trội so với những nhà làm công cụ quang khắc Nhật Bản như Canon và Nikon khi ngành chuyển đổi sang quang khắc nhúng
khi Intel áp dụng quang khắc 157 nanomét, ASML quyết định hiệu chuẩn lại và tất tay vào quang khắc nhúng - nhanh chóng ra mắt mẫu nhúng cho IMEC trước người Nhật Bản
Nikon và Canon chậm ra mắt IMEC nên tất cả các nhà làm chip, kể cả Nhật Bản, được thưởng thức quang khắc nhúng với thiết bị của ASML
nhờ ấy, ASML chiếm ngôi đầu của Nikon và Canon để làm tiên phong ngành quang khắc
các nhà làm công cụ quang khắc Nhật Bản có chút a cay, coi IMEC làm một cơ sở triển lãm sản phẩm của ASML chứ không phải một không gian trung lập cho nghiên cứu

EUV ở IMEC
IMEC đóng vai trò lớn trong việc thương mại hoá EUV của ASML
trước khi bất cứ mẫu máy EUV nào ra mắt, IMEC đã hợp tác với 6 nhà làm chất cản quang lớn nhất ngành để tìm một vật liệu cản quang EUV thích hợp
không có công cụ thực tế, IMEC thẩm nghiệm bằng cách sử dụng bức xạ EUV tạo bằng máy gia tốc electron [nguồn sáng synchrotron] ở học viện Paul Scherrer Thuỵ Điển
tháng 8 năm 2006 ASML phát triển Công cụ Thử nghiệm Alpha [alpha demo tool] là máy quang khắc EUV công nghiệp công suất lớn
IMEC là một trong những khách hàng đầu tiên nhận được công cụ từ ASML
khách hàng nữa là học viện khoa học và kỹ thuật kích thước nano thuộc trường đại học bang của thành phố New York ở Albany, New York
mục tiêu của IMEC với công cụ thử nghiệm là để đánh giá khả năng thương mại hóa, sử dụng cho những tiến trình xử lý càng ngày càng thu nhỏ, đồng thời xác định những vấn đề trọng yếu trong công cụ, chất cản quang và mặt nạ cản quang
năm 2011 IMEC nhận được máy NXE:3100 từ ASML và làm việc thân cận với Ushio là nhà bán ánh sáng laser để tìm cách tăng thông lượng wafer của công cụ và giảm lỗi [khuyết tật]
khi EUV gần thương mại hoá, IMEC sử dụng cái họ học được để tích hợp công cụ vào các công đoạn của nhà làm chip
khi EUV đã hiện diện ở xưởng fab, nghiên cứu sinh IMEC đang làm việc để lập kế hoạch cho những tiến trình xử lý tương lai, và xử lý những vấn đề khó như lỗi in vì dao động ngẫu nhiên trong EUV

Mở rộng
từ cuối thập niên 2000 IMEC đã mở rộng ra ngoài châu Âu
chúng ta sẽ chứng kiến tổ chức được mở rộng ra quốc tế trong những mảng giá trị cao nhất định
năm 2008 IMEC thành lập trung tâm phát triển hải ngoại đầu tiên ở Tân Trúc, Đài Loan
cơ sở ở Tân Trúc đã mở rộng thành một trung tâm nghiên cứu phát triển chính thức, tập trung vào phát triển hệ thống và mẫu sản phẩm thử nghiệm
trích dẫn một bài viết năm 2018, IMEC Đài Loan tập trung vào sử dụng nghiệp vụ bán dẫn để trợ giúp các công ty Đài Loan sản xuất những sản phẩm tiên tiến
sau đó, IMEC đã mở rộng đến Mỹ - mở một trung tâm thiết kế chuyên về quang tử và điện toán hiệu năng cao - làm đối tác với quận Osceola ở NeoCity, Florida
NeoCity cũng làm nơi đặt một số các công ty bán dẫn bao gồm SkyWater Technology là một xưởng fab chuyên bán dẫn sở hữu Mỹ
SkyWater có một cơ sở 200 milimét ở đó và đang kế hoạch một cơ sở đóng gói nâng cao nữa
năm 2019 IMEC Mỹ thành lập một văn phòng nghiên cứu phát triển gần trường đại học Berkeley California ở vịnh San Francisco
văn phòng này xuất hiện trong WeWork tập trung vào nghiên cứu thiết kế phối hợp giữa phần cứng và phần mềm, và những cấu trúc mới cho máy học
IMEC mở văn phòng ở cả Ấn Độ, Tokyo, San Francisco và Thượng Hải nhưng có lẽ chỉ làm chức năng tiếp thị quảng cáo với thị trường địa phương
phần lớn nghiên cứu phát triển là ở châu Âu, nhỏ hơn nữa là ở Mỹ và Đài Loan

Kết
công đoạn sản xuất bán dẫn phụ thuộc chằng chịt cho nên không công ty lẻ nào có thể làm một mình
IMEC có được vị thế làm trung tâm nghiên cứu bán dẫn tiên tiến nhất thế giới là nhờ mối cộng tác ấy
IMEC dính líu khắp chuỗi giá trị đã cho phép tổ chức nắm được thông tin nội bộ mà ít công ty nào khác có thể lượm lặt được
IMEC có lẽ đang muốn biến mình thành cái 'hố nước' cho hợp tác bán dẫn - một nền tảng để xây dựng những nhóm bao gồm những đối thủ cạnh tranh hợp tác với nhau vì tiến bộ kỹ thuật mới

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét