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NY State Nanotechnology: Comment SUNY University and Corporations a transformé l'État en Silicon Valley du 21e siècle

Depuis les années 1990, l'État de New York (États-Unis) est passé d'une région à économie problématique à un centre de recherche et de développement de premier plan dans le domaine des nanotechnologies. Il s'agit d'un bon exemple de la manière dont une initiative distincte des autorités locales à l'échelle mondiale peut transformer une industrie hautement compétitive. En attirant d'importants investissements dans les infrastructures universitaires de R&D et en établissant une coopération efficace avec les entreprises privées et les organisations régionales de construction, l'État de New York a pu changer l'environnement concurrentiel de l'industrie américaine des semi-conducteurs, renvoyant une partie importante des investissements et des emplois dans cette industrie de haute technologie au pays.



Le centre pour le développement de la nanotechnologie des semi-conducteurs à New York est une filiale de l'Université d'État de New York à Albany (SUNY Albany) et de son membre College of Nanoscale Science and Technology (Colleges of Nanoscale Science and Engineering, CNSE). SUNY est la plus grande université américaine avec 88 000 professeurs et 468 000 étudiants, avec un budget annuel de R&D d'environ 1 milliard de dollars. Les investissements à long terme de l'État dans l'infrastructure de recherche de l'université lui ont permis de devenir le principal moteur économique de la région et l'un des principaux centres de nanotechnologie au monde.

L'université SUNY-Albany abrite l'un des six clusters d'État de haute technologie créés pour combiner la recherche et le développement universitaires avec des projets d'innovation régionaux. La formation de tels clusters innovants est devenue possible grâce à l'interaction efficace des autorités de l'État, de la direction des universités et des grandes entreprises. En conséquence, depuis le début des années 2000, un certain nombre de grands projets d'investissement dans le domaine de la haute technologie, des nanotechnologies et des semi-conducteurs ont été mis en œuvre à New York, la soi-disant "Technological Valley" - le centre de la production de semi-conducteurs la plus avancée au monde et le "Nanotechnology Corridor" - un réseau de centres de recherche et développement dans le domaine des nanotechnologies, et l'État de New York lui-même a commencé à s'appeler la Silicon Valley du 21e siècle.





Tous ces succès sont également notables du fait que le principal initiateur et investisseur des projets n'était pas le gouvernement fédéral, mais la direction de l'État et les entreprises de haute technologie, et leur mise en œuvre a été réalisée par le biais de l'Université SUNY, des organisations régionales de construction et des entreprises privées locales.


Couloir de nanotechnologie de la vallée technologique de l'État de New York État de New York




L'industrie américaine des semi-conducteurs: avantages et défis


Les États-Unis sont le berceau de l'industrie des semi-conducteurs et les sociétés américaines de semi-conducteurs sont des chefs de file en termes de développement technologique et de part de marché mondiale. Cependant, l'industrie des semi-conducteurs est confrontée à des défis constants, car l'amélioration de la technologie conduit à une réduction continue de la taille des circuits semi-conducteurs jusqu'aux limites physiques de la miniaturisation. Pour cette raison, le coût de développement et de production augmente fortement: par exemple, le coût d'une usine pour la production de plaquettes semi-conductrices de la génération actuelle (300 mm) est supérieur à 3 milliards de dollars, et les plaquettes de la génération suivante (450 mm) - jusqu'à 10 milliards de dollars et plus.

Les sociétés de semi-conducteurs répondent à ces défis en créant des collaborations et, de plus en plus, en externalisant les fonctions de recherche et de production, car elles sont les plus coûteuses et les plus risquées. De plus en plus de sociétés de semi-conducteurs dans le monde, y compris aux États-Unis, fonctionnent selon le principe de l'usine sans usine, c'est-à-dire qu'elles commandent la production de leurs produits à des usines indépendantes (fonderie), qui fournissent des services sur une base contractuelle.

Les États-Unis ont commencé à perdre leur leadership dans l'industrie des semi-conducteurs depuis le début des années 80, alors que d'autres États (principalement le Japon) ont commencé à chercher des moyens de développer leurs propres industries de semi-conducteurs. La tendance à l'externalisation des fonctions de recherche et de production, qui s'est manifestée clairement dans les années 1990, était due à la création de telles usines de semi-conducteurs dans des pays tels que la Chine, la Corée, Israël et d'autres, prêts à accepter des commandes d'entreprises américaines à des prix beaucoup plus bas en raison de la faiblesse des locaux. taxes, main-d'œuvre bon marché et large soutien gouvernemental.

En outre, certains États accordent des préférences importantes aux sociétés américaines de semi-conducteurs lorsqu'ils établissent des installations locales de recherche et de fabrication. Ainsi, en 2005, Israël a conclu un accord avec Intel, selon lequel la société a construit une usine de fabrication de semi-conducteurs moderne Fab28 (45 nm, 300 mm) à Kiryat Gat en échange de préférences fiscales totalisant 1 milliard de dollars.

Les perspectives d'un transfert à grande échelle des installations de fabrication de semi-conducteurs et des centres de recherche des États-Unis vers d'autres pays, en particulier dans la région de l'Asie de l'Est, provoquent une alarme raisonnable pour le gouvernement américain, car ils nuisent considérablement à la sécurité et à la compétitivité technologique du pays. Les compétences en R&D dans le domaine du processus technologique - c'est-à-dire la propriété intellectuelle et le savoir-faire nécessaires pour assurer le fonctionnement de l'industrie des semi-conducteurs - sont concentrées directement autour des industries les plus modernes. L'externalisation de ces industries ou leur absence totale dans l'État signifie la perte de personnel hautement qualifié et de propriété intellectuelle, sans laquelle le fonctionnement d'une industrie compétitive est impossible.

De même, des chaînes d'approvisionnement complexes pour la production de plaques et d'autres fonctions technologiques et métrologiques sont également concentrées directement autour des usines. De toute évidence, ces tendances ont eu un effet négatif sur l'économie américaine et ont mis en danger de nombreuses industries connexes.

Innovation technologique de l'État de New York


La pression concurrentielle croissante sur l'industrie américaine des semi-conducteurs a été habilement utilisée par les dirigeants de l'État de New York pour lutter contre le déclin économique de la région dans les années 1990. À l'initiative du gouverneur de l'époque, George Pataki, un groupe de travail composé de représentants intéressés du gouvernement et des entreprises a été constitué pour remédier aux suppressions d'emplois dans les économies traditionnelles de New York telles que l'industrie sidérurgique et les entreprises de haute technologie basées dans l'État. : General Electric, Xerox, Kodak.

La stratégie élaborée par le groupe de travail du gouverneur impliquait l'intégration de la recherche et développement, de l'éducation et des affaires autour d'un centre universitaire de recherche et d'innovation. Sous l'influence d'IBM, la nanotechnologie a été choisie comme domaine thématique de l'innovation, c'est-à-dire la possibilité de manipuler la matière au niveau atomique. Le choix a été déterminé par la polyvalence de la nanotechnologie et les possibilités de leur application dans divers domaines: communications, électronique, énergie propre, pharmaceutique et médecine, aviation, applications spatiales et militaires. De plus, le choix a été influencé par un membre actif du groupe de travail, le scientifique des matériaux Alain Kaloyeros, qui au début des années 1990 était professeur à l'Université SUNY-Albany [1] .

L'application la plus évidente de la nanotechnologie dans l'État de New York est l'industrie des semi-conducteurs. Déjà depuis les années 1960. à Fishkil, New York, les installations de fabrication de semi-conducteurs d'IBM étaient opérationnelles. Malgré le fait qu'IBM possédait les capacités les plus avancées dans le domaine de la microélectronique, en 1980 m. la société a reconnu qu'au fur et à mesure que les coûts et les risques de la production microélectronique augmentent, elle est de plus en plus obligée de s'appuyer sur des sources d'approvisionnement externes et sur la collaboration avec des fabricants étrangers pour garantir un approvisionnement stable en composants modernes pour ses produits et systèmes électroniques.

IBM a participé activement à de nombreuses initiatives gouvernementales et industrielles pour relever les défis technologiques croissants et maintenir une base de fournisseurs stable qui peut fournir à la société des composants de la qualité et du volume requis. La plus importante de ces initiatives a été la création en 1987 du consortium de recherche SEMATECH, créé pour améliorer la qualité et la compétitivité de l'industrie américaine des semi-conducteurs.

SEMATECH


SEMATECH (SEmiconductor MAnufacturing TECHnology) a été créé en 1987 en tant que consortium à but non lucratif ou à but non lucratif qui effectue des recherches fondamentales dans des domaines prometteurs de la technologie des circuits intégrés à semi-conducteurs aux étapes de leur application préconcurrentielle (hors production). SEMATECH a été créé à l'initiative du gouvernement américain dans le cadre d'un partenariat entre le gouvernement et 14 sociétés américaines de semi-conducteurs pour assurer la supériorité technologique de l'industrie américaine des semi-conducteurs par rapport à ses concurrents japonais, qui se classaient au premier rang mondial en termes de production de dispositifs à semi-conducteurs au milieu des années 80. Afin de fournir un soutien juridique aux travaux du consortium SEMATECH aux États-Unis, en 1984, un certain nombre d'actes législatifs ont été adoptés, notamment:Le Semiconductor Chip Protection Act protège la propriété intellectuelle et le National Cooperative Research Act assouplit les restrictions antitrust (antitrust) pour les coentreprises engagées dans la recherche et le développement.

Les 14 plus grandes entreprises microélectroniques américaines aux États-Unis étaient les premiers participants à SEMATECH: AT&T Microelectronics, Advanced Micro Devices, IBM, Digital Equipment, Harris Semiconductor, Hewlett-Packard, Intel, LSI Logic, Micron Technology, Motorola, NCR, National Semiconductor, Rockwell International et Texas Instruments. Initialement, la plupart des entreprises n'ont manifesté aucun intérêt pour l'initiative gouvernementale et ont rejoint le consortium sous la pression du gouvernement. SEMATECH dispose d'un budget annuel de 200 millions de dollars. Pendant les cinq premières années, la moitié du budget annuel a été payée par le gouvernement américain par l'intermédiaire de la DARPA (Department of Defence Advanced Research Agency). Le montant restant a été apporté par les membres SEMATECH à hauteur de 1% de leurs ventes. Le paiement minimum était de 1 million de dollars et le maximum était de 15 millions de dollars.Environ trois ans plus tard, le consortium devait s'effondrer, mais après deux autres années, le conseil d'administration de SEMATECH, ayant senti les avantages du partenariat, a acheté la participation du gouvernement et le budget entier a commencé à être formé uniquement à partir des contributions des membres de SEMATECH.

En 1994, la restriction à la participation de partenaires étrangers a été levée et le consortium comprenait les plus grands fabricants de semi-conducteurs d'autres pays: Infineon (Allemagne), NEC (Japon), Panasonic (Japon), Samsung (Corée), Toshiba (Japon), TSMC (Taiwan) Les membres de SEMATECH produisent au total plus de 50% du marché mondial des circuits intégrés à semi-conducteurs. Conformément à son statut, SEMATECH ne peut elle-même concevoir, fabriquer ou vendre des produits semi-conducteurs. Les membres de SEMATECH fournissent des ressources financières et du personnel de recherche de base au consortium. Sur les 400 employés du consortium, 220 sont des représentants des entreprises participantes, qui devaient travailler de 6 à 30 mois au principal centre de recherche du consortium à Austin, au Texas.

Depuis le milieu des années 80, les dirigeants de l'État de New York cherchent des moyens de renforcer la position de l'État dans l'industrie des semi-conducteurs. Lors de la formation de SEMATECH en 1987, New York a tenté sans succès de devenir un lieu basé sur un consortium (à la place, l'organisation s'est installée au Texas). En 1988, à l'initiative du Gouverneur de New York de l'époque, Mario Cuomo, un programme de formation avancée en technologie des semi-conducteurs a été introduit à l'Université SUNY-Albany. En 1995, les premiers investissements sérieux ont été réalisés dans l'infrastructure éducative et scientifique de SUNY-Albany. Au début des années 2000, un accord de coopération a été signé entre SUNY-Albany et IBM pour créer un centre de recherche et de prototypage de nanoélectronique sur des plaquettes de 300 mm de diamètre sans équivalent dans le monde.

Le gouvernement de l'État a développé un programme de subventions à grande échelle pour le développement d'infrastructures de recherche pour l'industrie des semi-conducteurs, qui a été largement soutenu par l'industrie et, dans certains cas, le gouvernement fédéral:
  • L'État de New York a alloué 85 millions de dollars pour la construction du Centre d'excellence en nanoélectronique et nanotechnologie, CENN. Le montant total des investissements public-privé s'élevait à 185 millions de dollars, IBM était le principal investisseur privé.

  • L'État de New York a alloué 100 millions de dollars pour développer des technologies de fabrication de semi-conducteurs au Albany Innovation Center. Le montant total des investissements public-privé s'est élevé à 300 millions de dollars, Tokyo Electron étant le principal investisseur privé.

  • L'État de New York a engagé 35 millions de dollars pour soutenir l'Interconnect Focus Center for Hyper-Integration, une technologie d'interconnexion à l'échelle nanométrique. Le projet a été cofinancé par la DARPA et Microelectronics Advanced Research Corporation (MARCO).


L'infrastructure de R&D de bon nombre de ces projets a été financée en partie par des investissements privés par le biais de la Fuller Road Management Corporation, une société privée établie dans le cadre d'un partenariat entre la New York State University Research Foundation et la Albany University Foundation pour gérer les installations de grappes de nanotechnologies construites.

En septembre 2001, le gouverneur de New York, George Pataki, avec la participation du professeur SUNY-Albany Alain Kaloyeros, a rencontré le président de SEMATECH, Robert Helms, qui l'a persuadé d'ouvrir un centre de recherche SEMATECH à New York. Cet accord, annoncé en 2002, a marqué le début d'une collaboration de recherche entre SUNY-Albany et SEMATECH. Aux termes de l'accord, les investissements dans la recherche conjointe de l'État et de SEMATECH totalisaient respectivement 160 millions et 40 millions de dollars; SUNY-Albany et SEMATECH ont investi 120 millions de dollars en termes matériels (y compris le savoir-faire disponible pour SEMATECH); IBM a investi 100 millions de dollars en équipements et autres ressources pour l'université; L'État de New York a investi 50 millions de dollars supplémentaires dans la construction de deux laboratoires de recherche à Albany.

Arrivée à New York en 2000-2002 Le consortium SEMATECH et la société japonaise Tokyo Electron ont marqué le début d'un afflux stable et toujours croissant de sociétés de fabrication et de fournisseurs de dispositifs et d'équipements semi-conducteurs dans la région d'Albany. Tokyo Electron et SEMATECH ont été principalement attirés par la construction d'un centre de recherche sur les plaquettes semi-conductrices de 300 mm de diamètre à l'université. Tenue dans la première moitié des années 2000 la transition de l'industrie des semi-conducteurs des plaques d'un diamètre de 200 mm à 300 mm a cependant considérablement réduit le coût des produits, en raison d'un niveau d'investissement sans précédent dans la recherche et le développement et la construction d'usines. La création d'un centre de recherche de 300 mm à Albany a permis aux petites entreprises d'accéder à des équipements que seuls les géants de l'industrie pouvaient se permettre.Grâce à des investissements à grande échelle dans l'infrastructure de recherche SUNY-Albany, accessibles à d'autres entreprises, l'État de New York a réussi à rassembler en un seul endroit tous les facteurs clés nécessaires à la formation d'un cluster de nanotechnologies.

Depuis 2005, les investissements dans la région d'Albany ont encore augmenté. En 2005, ASML, l'un des plus grands fabricants mondiaux d'équipements de traitement de semi-conducteurs, a annoncé un investissement de 325 millions de dollars dans Albany. IBM, Advanced Micro Devices, Micron Technology et Infineon ont investi 600 millions de dollars, et l'État a investi 180 millions de dollars dans le consortium INVENT, créé pour intégrer les capacités techniques des entreprises afin de développer des technologies de lithographie avancées. En septembre 2005, IBM et Applied Materials ont conjointement investi 300 millions de dollars supplémentaires dans la R&D en nanotechnologie à Albany.
En 2006, AMD a annoncé son intention de construire une usine de plaquettes de semi-conducteurs de 3,2 milliards de dollars dans le district de Saratoga, résultat de près de huit ans de négociations entre l'entreprise et l'État. En 2008, IBM a conclu un contrat de 1,6 milliard de dollars avec l'État de New York, qui comprenait la construction d'un centre de recherche MEMS et d'une technologie de conditionnement de semi-conducteurs pour 675 emplois d'une superficie totale de 12 000 m2. Le centre pour la science et la technologie à l'échelle nanométrique (CNSE), créé dans la structure de SUNY-Albany, est devenu le propriétaire et le centre du centre. En 2010, le consortium SEMATECH a annoncé qu'il transférait complètement ses opérations d'Austin, au Texas, à Albany.



En conséquence, dans l'État de New York, il a été possible de former un cluster de nanotechnologies dans le domaine de la nanoélectronique et de la microélectronique, qui unit pratiquement tout le cycle technologique de développement et de production des derniers composants semi-conducteurs, y compris la formation de spécialistes, le développement et la production d'échantillons expérimentaux, leur production commerciale, le développement et la production d'outils nécessaires , équipement et outillage.

CNSE: Collège des sciences et technologies nanométriques




En 2004, le College of Nanoscale Science and Engineering (CNSE) a été créé dans le cadre du SUNY-Albany, dont l'objectif était de former des spécialistes hautement qualifiés dans le domaine des nanotechnologies. L'initiateur de la création du CNSE était le gouverneur de l'époque de New York, George Pataki, convaincu que la création d'un collège de nanotechnologies conduirait à la formation d'un cluster de haute technologie. La faculté a été attirée par d'autres instituts SUNY et des sociétés commerciales, en outre, le CNSE a commencé à attirer des scientifiques (y compris d'IBM et de SEMATECH) qui occupaient des postes de recherche à l'université. En 2007, le nombre d'étudiants au CNSE était de 120 par rapport aux 40 d'origine, et des scientifiques exceptionnels faisaient partie du personnel, par exemple,Ji Ung Lee, spécialiste en chef des nanotubes de carbone de GE Global Research.


Guide CNSE. Au centre se trouve Alain Kaloyeros, président-directeur général de SUNY-Albany.

En 2006, Small Time, la publication boursière, a nommé le CNSE "n ° 1 du Collège pour l'étude des nanotechnologies". En 2007, un consortium SEMATECH de placé sur le territoire de CNSE son siège, ce qui permet au collège a été construit une zone de construction de 23.000 m 2et d'une valeur de 100 millions de dollars (NanoFab East). Dans une présentation de 2008, le PDG de SEMATECH, Michael R. Polcari, a noté que si les activités de recherche du consortium Albany se limitaient principalement à la lithographie, «à l'avenir, presque tous les grands projets de recherche SEMATECH seront menés à Albany, y compris le développement technologique interconnexions tridimensionnelles. " Selon lui, «la plupart des avancées technologiques sur lesquelles travaillent les membres de SEMATECH se déroulent désormais au CNSE, créant des puces informatiques plus puissantes et plus rentables. Le Collège de nanotechnologie mène des recherches de pointe dans le domaine de la lithographie dite ultra-ultraviolette (EUV), où la lumière avec une longueur d'onde extrêmement courte est utilisée pour graver les plus petits composants et circuits sur une tranche » [2].

D'ici 2015, plus de 400 étudiants dans 4 domaines étudient au CNSE:
  • Sciences à l'échelle nanométrique (Bachelor, Master, Ph.D.)
  • Nanotechnologie (Bachelor, Master, Ph.D.)
  • Nanobiotechnologie (Ph.D.)
  • Économie des nanoproduits (Ph.D.)


Le CNSE comprend un grand nombre de centres de recherche et de laboratoires, où professeurs, étudiants et représentants d'entreprises commerciales mettent en œuvre de nombreux programmes de recherche. Voici une liste de quelques-uns d'entre eux:
  • Centre de développement dans le domaine de l'énergie solaire. Partenaires: SEMATECH, United States Photovoltaic Consortium.
  • Centre d'excellence en nanomatériaux et nanoélectronique (CATN2).
  • Centre de lithographie à l'échelle nanométrique (CNL). Partenaire: Vistec Lithography, Inc.
  • Centre de recherche sur la technologie des semi-conducteurs (CSR). Partenaires: IBM, Advanced Micro Devices, SONY, Toshiba, Tokyo Electron, Applied Materials.
  • Centre de R&D pour l'intégration de puces informatiques (CICC). Partenaires: IBM et SEMATECH.
  • Centre de R&D des matériaux appliqués.


Le cœur du CNSE à Albany est le complexe NanoTech avec une base matérielle (formation, laboratoire et bureaux) de 120 000 m 2 . La superficie des locaux industriels propres de première classe est de 12 500 m 2., ils ont collecté des équipements de laboratoire et de production uniques, dont une ligne entièrement intégrée pour la production de prototypes pilotes de circuits intégrés sur plaques d'un diamètre de 300 mm et 450 mm. Le CNSE Nanotechnology Complex emploie plus de 4 000 scientifiques, chercheurs, ingénieurs, étudiants et enseignants. Les centres et laboratoires du CNSE sont situés non seulement à l'intérieur du nanocluster Albany, mais également au-delà de ses frontières dans tout l'État de New York (Buffalo, Rochester, Syracuse, Canandaigua, Utica). La valeur totale des investissements dans le développement de la CNSE est supérieure à 43 milliards de dollars.

L'ampleur de l'intégration de la CNSE avec les sociétés et entreprises industrielles est également importante. Le nombre de sociétés partenaires du CNSE est supérieur à 300 et comprend les sociétés et consortiums leaders mondiaux dans le domaine de la nano et microélectronique: IBM, Intel, GlobalFoundries, Samsung, TSMC, Toshiba, Applied Materials, Tokyo Electron, ASML, Lam Research, SEMATECH, G450C. fait du CNSE un centre mondial de recherche et d'enseignement de premier plan pour les nanotechnologies, tant en termes de concentration de spécialistes, d'investissements dans les infrastructures que de volume de travail.

Infrastructure CNSE




La CNSE possède des infrastructures non seulement sur le campus d'Albany, mais dans tout l'État. Le tableau ci-dessous résume les principales propriétés du CNSE et leurs capacités technologiques.
Objet
Ville
Mise en service
Volume d'investissements, mln $
Surface, m2
-, 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


Selon les informations officielles du CNSE, le complexe de nanotechnologie d'Albany est un système entièrement intégré de formation, de recherche, de développement et de prototypage qui fournit un soutien stratégique aux entreprises résidentes du complexe grâce à la coordination avec les organismes gouvernementaux, l'accélération technologique, l'incubation d'entreprises, le prototypage pilote et la mesure.

L'infrastructure de recherche et de production du complexe fournit un cycle complet de travail dans des domaines tels que la nano et la microélectronique, la nanophotonique et l'optoélectronique, les systèmes nano et microélectromécaniques (NEMS et MEMS), la nanoélectricité.

Fabrication de semi-conducteurs


La plus grande gamme complète d'équipements au monde pour la production sur des plaques de 450 mm de diamètre:
  • développement et production sous les auspices du consortium G450C: CNSE, IBM, Intel, Samsung, TSMC, Global Foundries;
  • technologie nominale 14/10 nm;
  • les technologies sont en cours de développement à 10–7 nm;
  • D'ici 2016, la disponibilité des équipements sera de 96%;
  • plan d'installation du matériel de lithographie pour 450 mm:
    • 2013 - Prototypage, 193i: Structuration des nodules 14 nm
    • 2014 Beta 193 i / sec
    • Test bêta 2014, EUV
    • 2015 - début de la production 193i / sec
    • 2016 - début de la production d'EUV
    • 2016 - Production 193i / sec
    • 2017 - Production EUV



Section de ligne intégrée pour plaques de 450 mm.

Production sur plaques d'un diamètre de 300 mm
  • des installations de production propres d'une superficie totale de 12 500 m2;
  • technologies nominales: 14 nm, 22 nm, 28 nm, 32 nm, 45 nm, 65 nm, 90 nm CMOS et RF CMOS;
  • les technologies sont en cours de développement à 10–7 nm;
  • ensemble complet d'équipements: plus de 120 installations;
  • capacité de production de 5 000 lancements de plaques par mois (30 par jour);
  • la ligne pilote fonctionne 24/7;

Processus technologiques:
  • lithographie (MUV, 193i, EUV, faisceau électronique);
  • dépôt de films (métaux, CVD, diélectriques);
  • planarisation mécano-chimique (CMP);
  • gravure;
  • ensembles de masques (90 nm, 65 nm, 32 nm, TSV);
  • Intégration CMOS (éléments RF passifs, transistors à effet de champ RF, condensateurs MDM, MEMS).
  • traitement thermique (recuit Cu);
  • métallisation (FEOL: NiPt (5%), Ti, TiN, TiOx, Si, Ta, TaN, TaOx. BEOL: Ta, TaN, Cu, Ti).
  • traitement chimique liquide
  • implantation
  • études analytiques (AES, FIB, SEM, SIMS, TEM, XPS, AFM)


Comparaison d'une plaque de 300 mm de diamètre et de la première plaque de 450 mm structurée par lithographie par immersion à 193 nm (193i). Juin 2014.

Production sur plaques d'un diamètre de 100 mm, 150 mm, 200 mm:
  • des installations de production propres à NanoFab 200 et NanoFab North;
  • matériau du substrat: silicium, verre, céramique, polymères.
  • appareils fabriqués: MEMS, bioMEMS, RF MEMS, microfluidique, microoptique, traitement 3D.

Processus technologiques:
  • pulvérisation de couches minces (PVD, ALD, PECVD, évaporation;
  • structuration (paramètres EVG Bonder / Aligner);
  • gravure (liquide, TMAH, KOH, sec, oxygène);
  • collage (anode, thermocompression, époxy, temporaire);
  • planarisation mécano-chimique (CMP)
  • cycle complet de mesures.


En plus de la production microélectronique pour les besoins des participants aux nanoclusters, le CNSE accepte les commandes de fabrication de plaques d'un diamètre de 200 mm et 300 mm émanant d'organisations tierces non résidentes du CNSE. Dans ce cas, le demandeur doit contacter le vice-président du développement commercial de la CNSE pour évaluer la faisabilité du projet, sa durée et son coût approximatifs. En cas d'accord fondamental avec les conditions, le demandeur remplit le formulaire de demande de traitement des plaques et l'envoie avec la documentation technique (topologie, exigences pour masques, plaques, mesures) à la CNSE, où la facture des travaux est facturée. Après cela, les parties signent un contrat pour le traitement des plaques et le projet est mis en file d'attente pour la production.

Consortium mondial G450C


En septembre 2011, le gouverneur Andrew Cuomo a annoncé la signature d'un accord entre l'État de New York et cinq grandes entreprises microélectroniques: IBM, Global Foundries, Samsung, Intel et TSMC pour établir l'installation de fabrication de semi-conducteurs de nouvelle génération à New York, basée sur des plaques d'un diamètre de 450 mm. L'État s'est engagé à investir 400 millions de dollars dans la CNSE, à condition que l'argent du budget ne soit alloué à aucune société du consortium en particulier. Cinq membres du consortium, à leur tour, se sont engagés à investir un total de 4 milliards de dollars.

La structure créée s'appelait le Global Consortium pour le développement et la mise en œuvre de plaques d'un diamètre de 450 mm (Global 450mm Wafer Development and Deployment Consortium, G450C). Le siège du consortium est situé sur le territoire du nanocluster CNSE dans le bâtiment NanoFab Xtension, il existe également une des lignes pour plaques de 450 mm (il est prévu d'atteindre sa capacité de conception en 2016).

La création du consortium vise à simplifier la création dans l'État de New York de la fabrication de semi-conducteurs utilisant des technologies de nouvelle génération sur des plaquettes de 450 mm pour un coût d'investissement de plus de 10 milliards de dollars par usine. Le G450C devrait créer un total de 2 500 nouveaux emplois de haute technologie dans l'État, et le nombre d'emplois créés dans le secteur de la construction à Albany était de 1 500.

Les objectifs du G450C sont deux projets:
  1. IBM 22 14 .
  2. 300 450 , .


Un participant aux projets du CNSE est le Fonds de recherche de l'Université d'État de New York (SUNY Research Foundation), et de l'État de New York - New York City Urban Development Corporation par le biais de l'Empire State Development Corporation (ESDC).

Aux termes du projet n ° 1, IBM investit au total plus de 3,6 milliards de dollars dans la R&D et le prototypage à l'aide de technologies 22 nm et 14 nm sur trois sites: sur le nanocluster CNSE à Albany et dans les usines IBM à Fishkil et Yorktown Heights.
Investissement d'IBM dans le projet n ° 1 (en millions de dollars)
2011
2012
2013
2014
2015
Total
Usines IBM à Fishkill et Yorktown
500
1035
870
330
90
2825
CNSE
200
200
150
150
100
800

Les obligations d'investissement d'IBM peuvent être remplies avec des partenaires d'IBM, des fabricants et fournisseurs d'équipements et de matériaux.

À son tour, selon les termes de l'accord, la Fondation (CNSE) assure la mise en service du complexe NanoFab Xtension (mis en service en 2013), fournit à IBM des salles blanches de 1000 m2 et attire un financement budgétaire de l'État de New York (via EDSC) pour un montant non supérieur 200 millions de dollars sur 5 ans. Le fonds, pour le compte de la CNSE, est propriétaire de tous les équipements matériels et techniques, outils et équipements utilisant la technologie 22 nm et 14 nm, acquis à partir de fonds budgétaires.
Investissement de l'État de New York dans le projet n ° 1 (en millions de dollars)
2011
2012
2013
2014
2015
Total
CNSE
40
70
60
30
0
200


Aux termes du projet n ° 2, la Fondation (CNSE) met à la disposition des membres du G450C un espace salle blanche supplémentaire de 2 300 m2. Pour acheter de l'équipement, le Fonds attire des fonds du budget de l'État d'un montant n'excédant pas 200 millions de dollars sur une période de 5 ans (hors matériel et installations techniques). Les membres du consortium, à leur tour, s'engagent à réaliser des investissements totaux de plus de 825 millions de dollars. L'équipement, le matériel et les installations techniques pour la production sur des plaques de 450 mm achetées par le Fonds restent la propriété du Fonds (CNSE) et sont loués à un consortium pour 1 $ par an. Salles blanches produites par G450C en juin 2015. Selon l'accord d'investissement, le plan de financement du projet par les parties en 2011-2015. comme suit (l'investissement public n'inclut pas le coût de la construction du bâtiment):





Montant des investissements (millions de dollars US)
2011
2012
2013
2014
2015
Total
État de New York
(par l'intermédiaire de la Fondation et d'EDSC)
10
30
40
70
50
200
Intel
7,5
15
15
15
22
75
Samsung
7,5
15
15
15
22
75
TSMC
7,5
15
15
15
22
75
Ibm
7,5
15
15
15
22
75
Fonderies mondiales
7,5
15
15
15
22
75
Fabricants et fournisseurs d'équipements
25
75
100
150
100
450

Conclusions


Le mécanisme de création de nanoclusters CNSE est assez traditionnel pour les clusters américains de haute technologie - une grande université d'État (SUNY) forme un centre de recherche spécialisé (CNSE), qui à son tour commence à attirer des entreprises industrielles de premier plan avec ses développements. L'assistance des autorités régionales joue un rôle important à cet égard - dans un premier temps, le soutien au gouvernement de l'État de New York est passé directement par diverses formes de développement stratégique de «leur» université, puis par des incitations fiscales, le financement de projets d'infrastructure et des subventions ciblées aux entreprises industrielles.

Les principaux participants du nanocluster SUNY-Albany:




En raison de l'échelle unique de ressources financières et humaines que l'État de New York peut attirer en raison de sa situation territoriale et économique, l'applicabilité du modèle de développement nanotechnologique de New York est limitée au niveau d'autres États américains et de petites unités territoriales d'autres États. Cependant, les principes de base de ce modèle pourraient être utilisés avec succès pour résoudre des problèmes similaires à un niveau régional et national plus large, y compris en Russie.

Préparé à partir de documents provenant de sources ouvertes et de sites Web officiels des organisations susmentionnées

[1] Meilleures pratiques dans les initiatives nationales et régionales d'innovation. Ed. Ch.W.Wessne. Washington DC 2013

[2] «SEMATECH Boss Touts NanoCollege Research», The Times Union, 20 mai 2008.

Source: https://habr.com/ru/post/fr396495/

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