تقنية النانو في ولاية نيويورك: كيف قامت جامعة SUNY والشركات بتحويل الولاية إلى وادي السيليكون في القرن الحادي والعشرين
منذ التسعينات ، تطورت ولاية نيويورك (الولايات المتحدة الأمريكية) من منطقة تعاني من مشكلة اقتصادية إلى مركز رائد للبحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو. هذا مثال جيد على كيف يمكن لمبادرة منفصلة من قبل السلطات المحلية على نطاق عالمي تحويل صناعة تنافسية للغاية. من خلال جذب استثمارات كبيرة في البنية التحتية للبحث والتطوير الجامعي وإقامة تعاون فعال مع الشركات الخاصة ومنظمات البناء الإقليمية ، تمكنت ولاية نيويورك من تغيير البيئة التنافسية في صناعة أشباه الموصلات في الولايات المتحدة ، وعادت جزءًا كبيرًا من تدفق الاستثمار والوظائف في صناعة التكنولوجيا الفائقة إلى البلاد.
مركز تطوير تكنولوجيا النانو شبه الموصلة في نيويورك هو شركة تابعة لجامعة ولاية نيويورك في ألباني (SUNY Albany) وعضوها في كلية علوم وتكنولوجيا النانو (كليات علوم وهندسة النانو ، CNSE). جامعة ولاية نيويورك هي أكبر جامعة أمريكية تضم 88000 عضو هيئة تدريس و 468000 طالب ، بميزانية سنوية للبحث والتطوير تبلغ حوالي مليار دولار. مكنت استثمارات الدولة طويلة المدى في البنية التحتية البحثية للجامعة من أن تصبح المحرك الاقتصادي الرئيسي للمنطقة وأحد مراكز تكنولوجيا النانو الرائدة في العالم.جامعة SUNY-Albany هي موطن لواحدة من ستة مجموعات عالية التقنية تم إنشاؤها لدمج البحث والتطوير الجامعي مع مشاريع الابتكار الإقليمية. أصبح تشكيل مثل هذه المجموعات المبتكرة ممكنا بفضل التفاعل الفعال لسلطات الدولة ، وإدارة الجامعة والشركات الكبيرة. نتيجة لذلك ، منذ بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، تم تنفيذ عدد من المشاريع الاستثمارية الكبرى في مجال التكنولوجيا العالية وتكنولوجيا النانو وأشباه الموصلات في نيويورك ، وما يسمى بـ "الوادي التكنولوجي" - مركز إنتاج أشباه الموصلات الأكثر تقدمًا في العالم و "ممر تكنولوجيا النانو" - بدأت شبكة من مراكز البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو ، وولاية نيويورك نفسها تسمى وادي السيليكون في القرن الحادي والعشرين.
كل هذه النجاحات ملحوظة أيضًا لحقيقة أن البادئ والمستثمر الرئيسي للمشاريع لم يكن الحكومة الفيدرالية ، ولكن قيادة الدولة وشركات التكنولوجيا الفائقة ، وتم تنفيذها من خلال جامعة SUNY ومنظمات البناء الإقليمية والأعمال التجارية الخاصة المحلية.ممر وادي نيويورك للتكنولوجيا النانوية ممر ولاية نيويورك
صناعة أشباه الموصلات في الولايات المتحدة: الفوائد والتحديات
الولايات المتحدة هي مسقط رأس صناعة أشباه الموصلات ، وشركات أشباه الموصلات الأمريكية رائدة في مجال التطور التكنولوجي وحصة السوق العالمية. ومع ذلك ، تواجه صناعة أشباه الموصلات تحديات مستمرة ، حيث يؤدي تحسين التكنولوجيا إلى انخفاض مستمر في حجم دوائر أشباه الموصلات حتى الحدود المادية للتصغير. وبسبب هذا ، فإن تكلفة التطوير والإنتاج ترتفع بشكل حاد: على سبيل المثال ، تكلفة مصنع لإنتاج رقائق أشباه الموصلات للجيل الحالي (300 ملم) أكثر من 3 مليارات دولار ، وشرائح الجيل التالي (450 ملم) - حتى 10 مليار دولار وما فوق.تستجيب شركات أشباه الموصلات لهذه التحديات من خلال إنشاء علاقات تعاون ، وبشكل متزايد ، الاستعانة بمصادر خارجية لوظائف البحث والإنتاج ، لأنها الأكثر تكلفة وخطورة. تعمل المزيد والمزيد من شركات أشباه الموصلات في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك الولايات المتحدة ، على مبدأ لا أساس له ، أي أنها تطلب إنتاج منتجاتها من قبل مصانع مستقلة (مسبك) ، والتي تقدم خدمات متعاقد عليها.بدأت الولايات المتحدة تفقد قيادتها في صناعة أشباه الموصلات منذ أوائل الثمانينيات ، حيث بدأت دول أخرى (في المقام الأول اليابان) في البحث عن طرق لتطوير صناعات أشباه الموصلات الخاصة بها. كان الاتجاه نحو الاستعانة بمصادر خارجية لوظائف البحث والإنتاج ، والتي تجلت بوضوح في التسعينات ، يرجع إلى إنشاء مصانع أشباه الموصلات في دول مثل الصين وكوريا وإسرائيل وغيرها ، مستعدة لقبول الطلبات من الشركات الأمريكية بأسعار أقل بكثير بسبب انخفاض المحلية الضرائب والعمالة الرخيصة والدعم الحكومي الواسع.بالإضافة إلى ذلك ، تقدم بعض الولايات تفضيلات كبيرة لشركات أشباه الموصلات الأمريكية عندما تنشئ منشآت بحث وتصنيع محلية. لذا ، في عام 2005 ، دخلت إسرائيل في اتفاقية مع Intel ، قامت بموجبها الشركة ببناء منشأة حديثة لتصنيع أشباه الموصلات Fab28 (45 نانومتر ، 300 ملم) في كريات جات مقابل تفضيلات ضريبية يبلغ مجموعها مليار دولار.تتسبب احتمالات النقل الواسع النطاق لمرافق تصنيع أشباه الموصلات ومراكز البحث من الولايات المتحدة الأمريكية إلى دول أخرى ، خاصة في منطقة شرق آسيا ، في إنذار معقول لحكومة الولايات المتحدة ، حيث إنها تضر بشكل كبير بأمن البلاد وقدرتها التنافسية التكنولوجية. تتركز كفاءات البحث والتطوير في مجال العملية التكنولوجية - أي الملكية الفكرية والدراية اللازمة لضمان تشغيل صناعة أشباه الموصلات - بشكل مباشر حول أحدث الصناعات. إن الاستعانة بمصادر خارجية لهذه الصناعات أو غيابها التام في الدولة يعني فقدان الموظفين المؤهلين تأهيلا عاليا والملكية الفكرية ، والتي بدونها لا يمكن عمل صناعة تنافسية.وبالمثل ، تتركز سلاسل التوريد المعقدة لإنتاج الألواح وغيرها من الوظائف التكنولوجية والمترولوجية مباشرة حول المصانع. من الواضح أن هذه الاتجاهات كان لها تأثير سلبي على الاقتصاد الأمريكي وعرّضت العديد من الصناعات ذات الصلة للخطر.الابتكار التكنولوجي لولاية نيويورك
تم استخدام الضغط التنافسي المتزايد على صناعة أشباه الموصلات الأمريكية بمهارة من قبل قيادة ولاية نيويورك لمكافحة التدهور الاقتصادي في المنطقة في التسعينات. بمبادرة من الحاكم آنذاك ، جورج باتاكي ، تم تجميع مجموعة عمل من ممثلي الحكومة والشركات المهتمين لمعالجة تخفيضات الوظائف في اقتصادات نيويورك التقليدية مثل صناعة الصلب وشركات التكنولوجيا الفائقة الموجودة في الولاية. : جنرال إلكتريك ، زيروكس ، كوداك.تضمنت الاستراتيجية التي طورتها مجموعة عمل الحاكم دمج البحث والتطوير والتعليم والأعمال حول مركز أبحاث وابتكار جامعي. تحت تأثير IBM ، تم اختيار تقنية النانو كمجال مواضيعي للابتكار - أي إمكانية التلاعب بالمادة على المستوى الذري. تم تحديد الاختيار من خلال تعدد استخدامات تقنية النانو وإمكانيات تطبيقها في مختلف المجالات: الاتصالات والإلكترونيات والطاقة النظيفة والمستحضرات الصيدلانية والطب والطيران والفضاء والتطبيقات العسكرية. بالإضافة إلى ذلك ، تأثر الاختيار بعضو نشط في مجموعة العمل ، عالم المواد Alain Kaloyeros ، الذي كان في أوائل التسعينات أستاذًا في جامعة SUNY-Albany [1] .إن أوضح تطبيق لتقنية النانو في ولاية نيويورك هو صناعة أشباه الموصلات. بالفعل منذ 1960s. في فيشكيل ، نيويورك ، كانت مرافق تصنيع أشباه الموصلات التابعة لشركة آي بي إم تعمل. على الرغم من حقيقة أن شركة IBM لديها القدرات الأكثر تقدمًا في مجال الإلكترونيات الدقيقة ، بحلول عام 1980 م. أدركت الشركة أنه مع زيادة التكاليف والمخاطر في إنتاج الإلكترونيات الدقيقة ، فإنها تضطر إلى الاعتماد أكثر فأكثر على مصادر العرض الخارجية وعلى التعاون مع الشركات المصنعة الأجنبية لضمان إمدادات مستقرة من المكونات الحديثة لمنتجاتها وأنظمتها الإلكترونية.شاركت IBM بنشاط في العديد من المبادرات الحكومية والصناعية لمواجهة التحديات التكنولوجية المتزايدة والحفاظ على قاعدة مستقرة من الموردين يمكنها تزويد الشركة بمكونات الجودة والحجم المطلوبين. كانت أهم هذه المبادرات إنشاء اتحاد الأبحاث SEMATECH في عام 1987 ، الذي تم إنشاؤه لتحسين جودة وتنافسية صناعة أشباه الموصلات في الولايات المتحدة.سيماتك
تم تأسيس SEMATECH (SEmiconductor MAnufacturing TECHnology) في عام 1987 كمجموعة غير ربحية أو غير ربحية تقوم بإجراء أبحاث أساسية في المجالات الواعدة لتكنولوجيا الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات في مراحل تطبيقها قبل المنافسة (غير الإنتاج). تم إنشاء SEMATECH بمبادرة من حكومة الولايات المتحدة كشراكة بين الحكومة و 14 شركة أمريكية لأشباه الموصلات لضمان التفوق التكنولوجي لصناعة أشباه الموصلات الأمريكية على المنافسين من اليابان ، والتي احتلت المرتبة الأولى في العالم من حيث إنتاج أجهزة أشباه الموصلات في منتصف الثمانينيات. من أجل تقديم الدعم القانوني لعمل اتحاد SEMATECH في الولايات المتحدة الأمريكية ، تم اعتماد عدد من القوانين التشريعية في عام 1984 ، بما في ذلك:قدم قانون حماية رقاقة أشباه الموصلات الحماية للملكية الفكرية ، وخفف قانون البحوث التعاونية الوطنية من قيود مكافحة الاحتكار (مكافحة الاحتكار) للمشاريع المشتركة المنخرطة في البحث والتطوير.كانت أكبر 14 شركة إلكترونية دقيقة أمريكية في الولايات المتحدة هي المشاركين الأوليين في SEMATECH: AT&T Microelectronics و Advanced Micro Devices و IBM و Digital Equipment و Harris Semiconductor و Hewlett-Packard و Intel و LSI Logic و Micron Technology و Motorola و NCR و National Semiconductor و Rockwell International و Texas Instruments. في البداية ، لم تظهر معظم الشركات أي اهتمام بالمبادرة الحكومية وانضمت إلى الكونسورتيوم تحت ضغط من الحكومة. لدى SEMATECH ميزانية سنوية تبلغ 200 مليون دولار. خلال السنوات الخمس الأولى ، دفعت الحكومة الأمريكية نصف الميزانية السنوية من خلال وكالة الأبحاث المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع (DARPA). ساهم أعضاء SEMATECH في المبلغ المتبقي بمبلغ 1٪ من مبيعاتهم. كان الحد الأدنى للدفع مليون دولار ، والحد الأقصى 15 مليون دولار.بعد حوالي ثلاث سنوات ، كان من المتوقع انهيار الكونسورتيوم ، ولكن بعد عامين آخرين ، اشترى مجلس إدارة SEMATECH فوائد الشراكة ، واشترى حصة الحكومة وبدأت الميزانية بأكملها في التشكيل فقط من مساهمات أعضاء SEMATECH.في عام 1994 ، تم رفع القيود المفروضة على مشاركة الشركاء الأجانب ، وشمل الكونسورتيوم أكبر الشركات المصنعة لأشباه الموصلات من دول أخرى: Infineon (ألمانيا) ، NEC (اليابان) ، Panasonic (اليابان) ، Samsung (كوريا) ، Toshiba (اليابان) ، TSMC (تايوان) ) وأعضاء آخرين. ينتج أعضاء SEMATECH ما يزيد عن 50٪ من سوق IC لأشباه الموصلات العالمية. وفقًا لوضعها ، لا تستطيع شركة SEMATECH نفسها تصميم أو تصنيع أو بيع منتجات أشباه الموصلات. يوفر أعضاء SEMATECH الموارد المالية وموظفي البحث الأساسي للائتلاف. من مجموع موظفي الكونسورتيوم البالغ عددهم 400 ، هناك 220 ممثلون عن الشركات المشاركة ، الذين كان من المفترض أن يعملوا من 6 إلى 30 شهرًا في مركز البحوث الرئيسي للكونسورتيوم في أوستن ، تكساس.كانت قيادة ولاية نيويورك تبحث عن طرق لتعزيز مكانة الولاية في صناعة أشباه الموصلات منذ منتصف الثمانينيات. خلال تشكيل SEMATECH في عام 1987 ، حاولت نيويورك دون جدوى أن تصبح مكانًا قائمًا على اتحاد (بدلاً من ذلك ، استقرت المنظمة في تكساس). في عام 1988 ، بمبادرة من حاكم نيويورك آنذاك ، ماريو كومو ، تم إدخال برنامج تدريبي متقدم في تكنولوجيا أشباه الموصلات في جامعة SUNY-Albany. في عام 1995 ، تم إجراء أول استثمارات جادة في البنية التحتية التعليمية والعلمية في SUNY-Albany. في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، تم توقيع اتفاقية تعاون بين SUNY-Albany و IBM لإنشاء مركز للبحث والنماذج الأولية للإلكترونيات النانوية على رقائق قطرها 300 مم لا يوجد لها نظائر في العالم.وضعت حكومة الولاية برنامج منح واسع النطاق لتطوير البنية التحتية البحثية لصناعة أشباه الموصلات ، والتي تم دعمها على نطاق واسع من قبل الصناعة ، وفي بعض الحالات ، الحكومة الفيدرالية:- خصصت ولاية نيويورك 85 مليون دولار لبناء مركز التميز في الإلكترونيات النانوية وتكنولوجيا النانو ، CENN. بلغ إجمالي الاستثمارات العامة والخاصة 185 مليون دولار ، وكانت آي بي إم المستثمر الخاص الرئيسي.
- خصصت ولاية نيويورك 100 مليون دولار لتطوير تقنيات تصنيع أشباه الموصلات في مركز ألباني للابتكار. وبلغ إجمالي الاستثمار العام والخاص 300 مليون دولار ، مع طوكيو إلكترون كمستثمر خاص رئيسي.
- خصصت ولاية نيويورك 35 مليون دولار لدعم مركز التركيز البيني للتكامل الفائق ، وهو عبارة عن تقنية ربط نانومترية. شارك في تمويل المشروع كل من DARPA وشركة Microelectronics Advanced Research Corporation (MARCO).
تم تمويل البنية التحتية للبحث والتطوير للعديد من هذه المشاريع جزئيًا من خلال الاستثمار الخاص من خلال شركة Fuller Road Management Corporation ، وهي شركة مملوكة للقطاع الخاص تستند إلى شراكة بين مؤسسة أبحاث جامعة ولاية نيويورك ومؤسسة جامعة ألباني لإدارة مرافق مجموعة تكنولوجيا النانو التي تم إنشاؤها.في سبتمبر 2001 ، التقى حاكم نيويورك جورج باتاكي ، بمشاركة البروفيسور SUNY-Albany Alain Kaloyeros ، برئيس SEMATECH روبرت هيلمز ، الذي أقنعه بفتح مركز أبحاث SEMATECH في نيويورك. تمثل هذه الصفقة ، التي تم الإعلان عنها في عام 2002 ، بداية التعاون البحثي بين SUNY-Albany و SEMATECH. وبموجب شروط الاتفاقية ، بلغ إجمالي الاستثمارات في الأبحاث المشتركة من الدولة وسيماتك 160 مليون دولار و 40 مليون دولار على التوالي ؛ استثمرت SUNY-Albany و SEMATECH 120 مليون دولار من الناحية المادية (بما في ذلك الدراية المتاحة لـ SEMATECH) ؛ استثمرت IBM 100 مليون دولار في المعدات والموارد الأخرى للجامعة. استثمرت ولاية نيويورك 50 مليون دولار إضافية في بناء مختبري بحث في ألباني.الوصول إلى نيويورك في 2000-2002 يمثل اتحاد SEMATECH والشركة اليابانية Tokyo Electron بداية تدفق مستقر ومتزايد باستمرار لشركات التصنيع وموردي أجهزة ومعدات أشباه الموصلات إلى منطقة ألباني. انجذبت طوكيو إلكترون وسيماتك في المقام الأول من خلال بناء مركز أبحاث رقاقة أشباه الموصلات قطر 300 مم في الجامعة. عقدت في النصف الأول من 2000s أدى انتقال صناعة أشباه الموصلات من الألواح التي يبلغ قطرها 200 مم إلى 300 مم إلى انخفاض كبير في تكلفة المنتجات ، نظرًا لمستوى غير مسبوق من الاستثمار في البحث والتطوير وبناء المصانع. أعطى إنشاء مركز أبحاث مقاس 300 مم في ألباني الشركات الصغيرة إمكانية الوصول إلى المعدات التي لا يستطيع تحملها سوى عمالقة الصناعة.بفضل الاستثمارات واسعة النطاق في البنية التحتية البحثية SUNY-Albany ، والتي يمكن للشركات الأخرى الوصول إليها ، تمكنت ولاية نيويورك من جمع جميع العوامل الرئيسية اللازمة لتشكيل مجموعة تكنولوجيا النانو في مكان واحد.منذ عام 2005 ، زادت الاستثمارات في منطقة ألباني بشكل أكبر. في عام 2005 ، أعلنت ASML ، واحدة من أكبر الشركات المصنعة لمعدات معالجة أشباه الموصلات في العالم ، عن استثمار بقيمة 325 مليون دولار في ألباني. استثمرت IBM و Advanced Micro Devices و Micron Technology و Infineon 600 مليون دولار ، واستثمرت الدولة 180 مليون دولار في اتحاد INVENT ، الذي تم إنشاؤه لدمج القدرات التقنية للشركات لتطوير تقنيات الطباعة الحجرية المتقدمة. في سبتمبر 2005 ، استثمرت IBM و Applied Materials بشكل مشترك 300 مليون دولار أخرى في البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو في ألباني.في عام 2006 ، أعلنت AMD عن خطط لبناء مصنع رقائق أشباه الموصلات بقيمة 3.2 مليار دولار في منطقة ساراتوجا ، والذي كان نتيجة لما يقرب من ثماني سنوات من المفاوضات بين الشركة والدولة. في عام 2008 ، أبرمت IBM عقدًا بقيمة 1.6 مليار دولار مع ولاية نيويورك ، والذي تضمن بناء مركز أبحاث MEMS وتكنولوجيا تغليف أشباه الموصلات لـ 675 وظيفة بمساحة إجمالية تبلغ 12000 متر مربع. أصبح مركز علوم وتكنولوجيا النانو (CNSE) ، الذي تم إنشاؤه في هيكل SUNY-Albany ، هو مالك المركز ومركزه. في عام 2010 ، أعلن اتحاد SEMATECH أنه ينقل عملياته بالكامل من أوستن ، تكساس ، إلى ألباني.
ونتيجة لذلك ، في ولاية نيويورك ، كان من الممكن تشكيل مجموعة تكنولوجيا النانو في مجال الإلكترونيات النانوية والإلكترونيات الدقيقة ، التي توحد عمليا الدورة التكنولوجية الكاملة لتطوير وإنتاج أحدث مكونات أشباه الموصلات ، بما في ذلك تدريب المتخصصين ، وتطوير وإنتاج العينات التجريبية ، وإنتاجها التجاري ، وتطوير وإنتاج الأدوات اللازمة والمعدات والأدوات.CNSE: كلية علوم وتكنولوجيا النانو
في عام 2004 ، تم إنشاء كلية علوم وهندسة النانو (CNSE) كجزء من SUNY-Albany ، والتي كان الهدف منها تدريب المتخصصين المؤهلين تأهيلاً عالياً في مجال تكنولوجيا النانو. كان البادئ في إنشاء CNSE هو حاكم نيويورك آنذاك ، جورج باتاكي ، الذي كان مقتنعاً بأن إنشاء كلية لتكنولوجيا النانو سيؤدي إلى تشكيل مجموعة عالية التقنية. تم جذب أعضاء هيئة التدريس من معاهد جامعة ولاية نيويورك وشركات تجارية أخرى ، بالإضافة إلى ذلك ، بدأت CNSE في جذب العلماء (بما في ذلك من IBM و SEMATECH) الذين عملوا في مناصب بحثية في الجامعة. بحلول عام 2007 ، كان عدد الطلاب في CNSE 120 مقارنة بـ 40 الأصلي ، وكان العلماء المتميزون مشتركين في الموظفين ، على سبيل المثال ،كبير أخصائي الأنابيب النانوية الكربونية جي أونغ لي من GE Global Research.
دليل CNSE. يوجد في المركز آلان كالويروس ، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة SUNY-Albany.في عام 2006 ، سمى Small Time ، المنشور في سوق الأسهم ، CNSE "الكلية الأولى لدراسة تكنولوجيا النانو". في عام 2007، وهو SEMATECH كونسورتيوم توضع على أراضي CNSE مقرها، والسماح للكلية بنيت مساحة البناء 23000 م 2وقيمته 100 مليون دولار (NanoFab East). في عرض تقديمي لعام 2008 ، أشار الرئيس التنفيذي لشركة SEMATECH مايكل ر. بولكاري إلى أنه في حين اقتصرت الأنشطة البحثية لكونسورتيوم ألباني بشكل رئيسي على الطباعة الحجرية ، "في المستقبل ، سيتم تنفيذ جميع مشاريع SEMATECH البحثية الرئيسية تقريبًا في ألباني ، بما في ذلك تطوير التكنولوجيا ترابط ثلاثي الأبعاد ". ووفقا له ، فإن "معظم الاختراقات التكنولوجية التي يعمل عليها أعضاء SEMATECH تحدث الآن في CNSE ، مما يخلق رقائق كمبيوتر أكثر قوة مع ربحية أكبر. تقود كلية تكنولوجيا النانو البحث الرائد في مجال ما يسمى بالطباعة الحجرية فوق البنفسجية (EUV) ، حيث يتم استخدام الضوء ذي الطول الموجي القصير للغاية لحفر أصغر المكونات والدوائر على الرقاقة ” [2].بحلول عام 2015 ، يدرس في CNSE أكثر من 400 طالب يدرسون في 4 مجالات:- علوم النانو (بكالوريوس ، ماجستير ، دكتوراه)
- تقنية النانو (بكالوريوس ، ماجستير ، دكتوراه)
- تكنولوجيا النانو الحيوية (دكتوراه)
- اقتصاديات المنتجات النانوية (دكتوراه)
يتضمن CNSE عددًا كبيرًا من مراكز البحث والمختبرات ، حيث يقوم أعضاء هيئة التدريس والطلاب وممثلو الشركات التجارية بتنفيذ العديد من برامج البحث. فيما يلي قائمة ببعض منها فقط:- مركز تطوير في مجال الطاقة الشمسية. الشركاء: SEMATECH ، اتحاد الخلايا الكهروضوئية في الولايات المتحدة.
- مركز التميز في المواد النانوية والإلكترونيات النانوية (CATN2).
- مركز الطباعة الحجرية النانوية (CNL). الشريك: Vistec Lithography، Inc.
- مركز أبحاث تكنولوجيا أشباه الموصلات (CSR). الشركاء: IBM و Advanced Micro Devices و SONY و Toshiba و Tokyo Electron والمواد التطبيقية.
- مركز البحث والتطوير لتكامل شرائح الكمبيوتر (CICC). الشركاء: IBM و SEMATECH.
- مركز البحث والتطوير للمواد التطبيقية.
جوهر CNSE في ألباني هو مجمع NanoTech بقاعدة مادية (تدريب ومختبر ومساحة مكتبية) تبلغ 120،000 متر مربع . تبلغ مساحة المباني الصناعية النظيفة من الدرجة الأولى 12500 م 2.جمعوا معدات مختبر وإنتاج فريدة من نوعها ، بما في ذلك خط متكامل تمامًا لإنتاج النماذج الأولية للدوائر المتكاملة على لوحات بقطر 300 مم و 450 مم. يوظف مجمع CNSE Nanotechnology أكثر من 4000 عالم وباحث ومهندس وطلاب ومعلمين. لا توجد مراكز ومعامل CNSE فقط داخل الكتلة النانوية Albany ، ولكن أيضًا خارج حدودها في جميع أنحاء ولاية نيويورك (بافالو ، روتشستر ، سيراكيوز ، كاناندايجوا ، يوتيكا). القيمة الإجمالية للاستثمارات في تطوير CNSE أكثر من 43 مليار دولار.إن نطاق تكامل CNSE مع الشركات والمؤسسات الصناعية مهم أيضًا. يبلغ عدد شركاء CNSE من الشركات أكثر من 300 ويشمل الشركات العالمية الرائدة والاتحادات في مجال النانو والإلكترونيات الدقيقة: IBM و Intel و GlobalFoundries و Samsung و TSMC و Toshiba و Applied Materials و Tokyo Electron و ASML و Lam Research و SEMATECH و G450C. كل هذا تحول CNSE إلى مركز عالمي رائد للبحث والتعليم لتقنية النانو من حيث تركيز المتخصصين والاستثمارات في البنية التحتية وحجم العمل المنجز.البنية التحتية CNSE
تمتلك CNSE البنية التحتية ليس فقط في الحرم الجامعي في ألباني ، ولكن في جميع أنحاء الولاية. يلخص الجدول أدناه خصائص CNSE الرئيسية وقدراتها التكنولوجية.كائن
| المدينة
| التكليف
| حجم الاستثمارات ، مليون دولار
| المساحة ، م 2
| -, 2
|
|
NanoFab 200 (CESTM)
| , CNSE
| 1997
| 16,5
| 6500
| 370
| 22 – 90
200
|
NanoFab South (NFS)
| , CNSE
| 2004
| 50
| 14000
| 3000
| 14 , 22 , 28 , 32 , 45, 65 , 90
300
|
NanoFab North (NFN)
| , CNSE
| 2005
| 175
| 21200
| 3300
| 14 , 22 , 28 , 32 , 45, 65 , 90
150, 200, 300
|
NanoFab East (NFE)
| , CNSE
| 2009
| 150
| 23000
| –
|
|
NanoFab Central (NFC)
| , CNSE
| 2009
| 9300
| 1400
| 14 , 22 , 28 , 32 , 45, 65 , 90
300
|
NanoFab Xtension (NFX)
| , CNSE
| 2013
| 365
| 46000
| 4600
| 7 ( ),
10 , 14
300, 450
|
Zero Energy Nanotechnology (ZEN)
| , CNSE
| 2015
| 191
| 33000
| –
| «» . .
|
(SCiTI)
|
| –
| 30
| | | , , ,
|
(CNSE SEDC)
|
| | | 1700
| | CIGS
|
(QUAD-C)
|
| | 125
| 23000
| 5200
| : ANS, SEMATECH, Atotech, IBM, Lam Research and Tokyo Electron
|
Marcy
|
|
| –
| 766000
| 342000
| 450
3 .
|
CNSE's Central New York Hub for Emerging Nano Industries
|
| 2015
| 150
| 9670
| | |
CNSE's Smart System Technology & Commercialization Center (CNSE STC)
| , -
| 2010
| 39
| 12000
| 2400
| . .
200, 300
|
CNSE's Photovoltaic Manufacturing and Technology Development Facility (CNSE MDF)
|
| | | 5300
| 1850
| |
Buffalo Medical Innovation and Commercialization Hub
|
| | 250
| | | : , , , ,
|
Buffalo High-Tech Manufacturing Innovation Hub at RiverBend
|
| 1
| 1 725
| 25600
| | : , ,
|
Buffalo Information Technologies Innovation and Commercialization Hub
|
| | 55
| | | IBM:
IT , ,
|
CNSE
وفقًا لمعلومات CNSE الرسمية ، فإن مجمع تقنية النانو في ألباني هو نظام متكامل للتدريب والبحث والتطوير والنماذج الأولية يوفر دعمًا استراتيجيًا للمقيمين من الشركات من خلال التنسيق مع الهيئات الحكومية ، وتسريع التكنولوجيا ، واحتضان الأعمال ، والنماذج التجريبية والقياس.توفر البنية التحتية للبحث والإنتاج للمجمع دورة كاملة من العمل في مجالات مثل النانو والإلكترونيات الدقيقة والنانو فوتونيكس والإلكترونيات الضوئية والأنظمة النانوية والميكانيكية الدقيقة (NEMS و MEMS) والكهرباء النانوية.تصنيع أشباه الموصلات
أكبر مجموعة كاملة من المعدات في العالم لإنتاج ألواح بقطر 450 مم:- التطوير والإنتاج تحت رعاية G450C Consortium: CNSE و IBM و Intel و Samsung و TSMC و Global Foundries ؛
- التكنولوجيا الاسمية 14/10 نانومتر ؛
- يتم تطوير التقنيات في 10-7 نانومتر ؛
- بحلول عام 2016 ، سيكون توافر المعدات 96٪ ؛
- خطة تركيب معدات الطباعة الحجرية لـ 450 مم:
- 2013 - النماذج الأولية ، 193i: هيكلة عقيدات 14 نانومتر
- 2014 بيتا 193 ط / جاف
- اختبار بيتا 2014 ، EUV
- 2015 - بدء الإنتاج 193i / جاف
- 2016 - بدء إنتاج EUV
- 2016 - إنتاج 193i / جاف
- 2017 - إنتاج EUV
قسم خط متكامل للوحات 450 مم.إنتاج صفائح بقطر 300 مم- مرافق إنتاج نظيفة بمساحة إجمالية تبلغ 12،500 م 2 ؛
- التقنيات الاسمية: 14 نانومتر ، 22 نانومتر ، 28 نانومتر ، 32 نانومتر ، 45 نانومتر ، 65 نانومتر ، 90 نانومتر CMOS و RF CMOS ؛
- يتم تطوير التقنيات في 10-7 نانومتر ؛
- مجموعة كاملة من المعدات: أكثر من 120 من المنشآت ؛
- الطاقة الإنتاجية 5000 لوحة تطلق شهريا (30 يوميا) ؛
- يعمل الخط التجريبي 24/7 ؛
العمليات التكنولوجية:- الطباعة الحجرية (MUV ، 193i ، EUV ، e-beam) ؛
- ترسب الأفلام (المعادن ، الأمراض القلبية الوعائية ، العوازل) ؛
- التخطيط الميكانيكي الكيميائي (CMP) ؛
- النقش.
- مجموعات من الأقنعة (90 نانومتر ، 65 نانومتر ، 32 نانومتر ، TSV) ؛
- تكامل CMOS (عناصر RF سلبية ، ترانزستورات تأثير مجال RF ، مكثفات MDM ، MEMS).
- المعالجة الحرارية (الصلب النحاس) ؛
- التعدين (FEOL: NiPt (5٪)، Ti، TiN، TiOx، Si، Ta، TaN، TaOx. BEOL: Ta، TaN، Cu، Ti).
- المعالجة الكيميائية السائلة
- زرع
- دراسات تحليلية (AES ، FIB ، SEM ، SIMS ، TEM ، XPS ، AFM)
مقارنة بين صفيحة بقطر 300 مم وأول صفيحة بقطر 450 مم مُنظَّمة بواسطة الطباعة الحجرية الغاطسة 193 نانومتر (193i). يونيو 2014.الإنتاج على ألواح بقطر 100 مم ، 150 مم ، 200 مم:- مرافق الإنتاج النظيف في NanoFab 200 و NanoFab North ؛
- مادة الركيزة: السيليكون والزجاج والسيراميك والبوليمرات.
- الأجهزة المصنعة: MEMS و bioMEMS و RF MEMS و microfluidics و microoptics ومعالجة ثلاثية الأبعاد.
العمليات التكنولوجية:- رش الفيلم الرقيق (PVD ، ALD ، PECVD ، التبخر ؛
- الهيكلة (إعدادات EVG Bonder / Aligner) ؛
- النقش (سائل ، TMAH ، KOH ، جاف ، أكسجين) ؛
- الترابط (الأنود ، الضغط الحراري ، الايبوكسي ، المؤقت) ؛
- التخطيط الميكانيكي الكيميائي (CMP)
- دورة كاملة من القياسات.
بالإضافة إلى إنتاج الإلكترونيات الدقيقة لتلبية احتياجات المشاركين في النانو ، تقبل CNSE أوامر تصنيع لوحات بقطر 200 ملم و 300 ملم من منظمات خارجية غير مقيمة في CNSE. في هذه الحالة ، يجب على مقدم الطلب الاتصال بنائب رئيس CNSE لتطوير الأعمال لتقييم جدوى المشروع ومدته التقريبية والتكلفة. في حالة الاتفاق الأساسي مع الشروط ، يملأ مقدم الطلب نموذج طلب معالجة اللوحات ويرسلها مع الوثائق الفنية (الطوبولوجيا ، متطلبات الأقنعة ، اللوحات ، القياسات) إلى CNSE ، حيث يتم إصدار فاتورة العمل. بعد ذلك ، يوقع الطرفان عقداً لمعالجة اللوحات ويوضع المشروع في قائمة انتظار الإنتاج.G450C اتحاد عالمي
في سبتمبر 2011 ، أعلن الحاكم أندرو كومو عن توقيع اتفاقية بين ولاية نيويورك وخمس شركات رائدة في مجال الإلكترونيات الدقيقة: IBM و Global Foundries و Samsung و Intel و TSMC لإنشاء منشأة تصنيع أشباه الموصلات من الجيل التالي في نيويورك ، ومقرها على صفائح بقطر 450 مم. تعهدت الدولة باستثمار 400 مليون دولار في CNSE ، شريطة ألا يتم تخصيص أموال الميزانية لأي شركة كونسورتيوم معينة. وتعهد خمسة من أعضاء الكونسورتيوم بدورهم باستثمار إجمالي 4 مليارات دولار.تم تسمية الهيكل الذي تم إنشاؤه باسم Global Consortium لتطوير وتنفيذ الصفائح التي يبلغ قطرها 450 مم (Global 450mm Wafer Development and Deployment Consortium ، G450C). يقع المقر الرئيسي للكونسورتيوم في منطقة الكتلة النانوية CNSE في مبنى NanoFab Xtension ، وهناك أيضًا أحد الخطوط للوحات مقاس 450 مم (من المخطط أن تصل إلى قدرتها التصميمية في عام 2016).تم تصميم إنشاء الكونسورتيوم لتبسيط إنشاء تصنيع أشباه الموصلات في ولاية نيويورك باستخدام تقنيات الجيل الجديد على رقائق 450 مم بتكلفة استثمارية تزيد عن 10 مليار دولار لكل مصنع. من المتوقع أن يخلق G450C ما مجموعه 2500 وظيفة جديدة عالية التقنية في الولاية ، وأن عدد الوظائف التي تم إنشاؤها في قطاع البناء في ألباني كان 1500.تتمثل أهداف G450C في مشروعين:- IBM 22 14 .
- 300 450 , .
أحد المشاركين في مشاريع CNSE هو صندوق أبحاث جامعة ولاية نيويورك (مؤسسة SUNY للأبحاث) ، ومن ولاية نيويورك - شركة التنمية الحضرية لمدينة نيويورك من خلال شركة إمباير ستيت للتنمية (ESDC).بموجب شروط المشروع رقم 1 ، تستثمر IBM ما مجموعه أكثر من 3.6 مليار دولار في البحث والتطوير والنماذج الأولية باستخدام تقنيات 22 نانومتر و 14 نانومتر في ثلاثة مواقع: على CNSE nanocluster في ألباني وفي مصانع IBM في Fishkil و Yorktown Heights. | استثمار IBM في المشروع رقم 1 (مليون دولار)
|
2011
| 2012
| 2013
| 2014
| 2015
| المجموع
|
مصانع IBM في فيشكيل ويوركتاون
| 500
| 1035
| 870
| 330
| 90
| 2825
|
CNSE
| 200
| 200
| 150
| 150
| 100
| 800
|
يمكن الوفاء بالتزامات الاستثمار لشركة IBM مع شركاء من IBM والمصنعين والموردين للمعدات والمواد.في المقابل ، بموجب شروط الاتفاقية ، توفر المؤسسة (CNSE) التكليف بمركب NanoFab Xtension (بتكليف في عام 2013) ، وتوفر لشركة IBM غرفًا نظيفة بمساحة 1000 متر مربع وتجذب تمويل الميزانية من ولاية نيويورك (من خلال ESDC) بمبلغ لا يزيد 200 مليون دولار لمدة 5 سنوات. يمتلك الصندوق ، نيابة عن CNSE ، جميع التسهيلات والأدوات والمعدات المادية والتقنية باستخدام تقنية 22 نانومتر و 14 نانومتر ، والتي يتم الحصول عليها من أموال الميزانية. | استثمار ولاية نيويورك في المشروع رقم 1 (مليون دولار)
|
2011
| 2012
| 2013
| 2014
| 2015
| المجموع
|
CNSE
| 40
| 70
| 60
| 30
| 0
| 200
|
بموجب شروط المشروع رقم 2 ، توفر المؤسسة (CNSE) لأعضاء G450C مساحة غرف نظيفة إضافية تبلغ 2300 متر مربع. لشراء المعدات ، يجذب الصندوق أموالاً من ميزانية الدولة بمبلغ لا يتجاوز 200 مليون دولار على مدى 5 سنوات (باستثناء المواد والمرافق التقنية). ويلتزم أعضاء الكونسورتيوم بدورهم بإجمالي استثمارات تزيد قيمتها عن 825 مليون دولار. تبقى المعدات والمرافق والتسهيلات المادية والإنتاجية التي يتم إنتاجها على ألواح مقاس 450 مم التي تم شراؤها بواسطة الصندوق ملكًا للصندوق (CNSE) ويتم تأجيرها لكونسورتيوم مقابل دولار واحد سنويًا. غرف نظيفة تم إنتاجها بواسطة G450C في يونيو 2015.
وفقًا لاتفاقية الاستثمار ، مخطط تمويل المشروع من قبل الأطراف في 2011-2015. على النحو التالي (لا يشمل استثمار الدولة تكلفة تشييد المباني):
| حجم الاستثمارات (مليون دولار أمريكي)
|
| 2011
| 2012
| 2013
| 2014
| 2015
| المجموع
|
ولاية نيويورك
(من خلال المؤسسة و ESDC)
| 10
| 30
| 40
| 70
| 50
| 200
|
إنتل
| 7.5
| 15
| 15
| 15
| 22
| 75
|
سامسونج
| 7.5
| 15
| 15
| 15
| 22
| 75
|
TSMC
| 7.5
| 15
| 15
| 15
| 22
| 75
|
ايب
| 7.5
| 15
| 15
| 15
| 22
| 75
|
المسابك العالمية
| 7.5
| 15
| 15
| 15
| 22
| 75
|
مصنعي وموردي المعدات
| 25
| 75
| 100
| 150
| 100
| 450
|
الاستنتاجات
تعد آلية إنشاء الكتلة النانوية CNSE تقليدية تمامًا بالنسبة لمجموعات التكنولوجيا العالية الأمريكية - تشكل جامعة حكومية كبيرة (SUNY) مركز أبحاث متخصصًا (CNSE) ، والذي يبدأ بدوره في جذب الشركات الصناعية الرائدة بتطوراتها. تلعب مساعدة السلطات الإقليمية دورًا مهمًا في ذلك - في البداية ، ذهب دعم حكومة ولاية نيويورك مباشرة من خلال أشكال مختلفة من التطوير الاستراتيجي لجامعتهم ، ثم من خلال الحوافز الضريبية ، وتمويل مشاريع البنية التحتية والمنح المستهدفة للشركات الصناعية.المشاركون الرئيسيون في SUNY-Albany nanocluster:
نظرًا للنطاق الفريد للموارد المالية والبشرية التي يمكن لولاية نيويورك جذبها بسبب وضعها الإقليمي والاقتصادي ، فإن قابلية تطبيق نموذج تطوير التكنولوجيا النانوية في نيويورك محدود على مستوى الولايات الأمريكية الأخرى والوحدات الإقليمية الصغيرة في الولايات الأخرى. ومع ذلك ، يمكن استخدام المبادئ الأساسية لهذا النموذج بنجاح لحل مشاكل مماثلة على المستوى الإقليمي والوطني الأوسع ، بما في ذلك في روسيا.أعدت من مواد من مصادر مفتوحة ومواقع إلكترونية رسمية للمنظمات المذكورة[1] أفضل الممارسات في مبادرات الابتكار الحكومية والإقليمية. دبليو دبليو ويسن. واشنطن العاصمة 2013[2] "SEMATECH Boss Touts NanoCollege Research،" The Times Union 20 مايو 2008. Source: https://habr.com/ru/post/ar396495/
All Articles