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Fabs的实验室?美国努力解决芯片短缺

2021年7月26日经过Lianne Frith

赌注很高,持续的芯片短缺;但是,哪些解决方案试图减轻压力?答案可以在为制造设施方面支持实验室吗?

现在比以往任何时候都更加实现半导体芯片的重要性。他们为从口袋里的智能手机到防御系统和可再生能源的一切动力。但是,该行业一直面临的这种短缺正在引起一些重大的改动。

随着需求飙升,供应链的挣扎以及在压力下的容量扣,需要做一些事情。各种解决方案已被抛弃;甚至政府一直试图参与其中。

半导体行业的全球份额。图像SIA

一种回应是美国将重点从制造设施转移到研究实验室。目的是创新,奋斗,并准备满足明天的要求。

芯片短缺的当前状态

半导体制造植物(或缩短为Fabs)是复杂的制造设施这花费了数百亿美元,并需要数年的时间才能建造。但是,即使他们启动并运行,它们也无法迅速增加供应。激光可以将数十亿晶体管打印到硅的很小区域以生产一批芯片,但要花几个月的时间。这种挫折导致供应和过度供应与生产滞后之间的挥杆。

现在的问题是大量扩展了依赖芯片的新技术,尤其是在基于5G的自动化增长,最多车辆需要更多技术

这种需求导致了超越供应的需求。尽管大多数芯片设计过程仍在美国发生,但由于成本较低,现在大部分生产都基于亚洲。当您在混合物中添加全球大流行和供应链的巨大中断时,您将拥有完美风暴的成分。供应链问题导致了各地的短缺,汽车行业是打得最难,此刻。同时,公司已经开始过度订购,因为担心耗尽,只会加剧问题。

研究和工业科学家已经看到了短缺,但是直到去年的集会线停止后,公职人员才开始意识到我们正在发生的危机。

在美国,没有足够的筹码,也没有足够的重点关注它们的制作位置以及需要多长时间。但是,问题不仅仅是生产短缺。这是关于创建下一代的下一代半导体,以扩大经济机会,保护自然资源并产生更好的技术访问所需的半导体。

由于这个问题是激烈而广泛的,因此解决了解决方案,希望坚持并陷入困境。

解决问题的潜在解决方案

最近,即使是大学也在试图承担筹码危机。特定于特定的是斯坦福大学,该大学的目的是创造一种方法减少摩擦在学术发现和实践技术之间。

该大学拥有出色的设施,可以培训博士学位。学生成为下一代芯片专家,他们可以推动半导体技术前进。它希望,通过创建一个国家实验室到工厂基础设施,它可以民主化IC设计。该解决方案为大学的电气工程师提供了绝佳的机会。但是,解决芯片短缺可能是一场漫长的比赛。

一名员工走进了亚利桑那州钱德勒的英特尔公司的晶圆制造设施。

一名员工走进了亚利桑那州钱德勒的英特尔公司的晶圆制造设施。图像由国会图书馆

抛弃的另一个替代解决方案是提高半导体制造能力。为此,Globalfouldries宣布扩展计划最先进的制造工厂。

该计划包括立即向其现有工厂进行10亿美元的投资,以解决当前的短缺,以及建造新的工厂,该工厂将使该站点的容量增加一倍。这种扩张希望在现场创造成千上万的就业机会,在当地经济中创造数千个就业机会。但是,仅在宏伟的计划中,仅投资就很小,而新的工厂将需要几年的时间才能完成。

从大学到芯片制造商,每个人都在脑海中,解决方案的解决方案。甚至美国政府也试图看看它可以做什么。

美国政府在做什么?

6月初,美国通过了新的投票创新与竞争法。该法案最初旨在提高美国的半导体生产和研发,特别是针对人工智能和太空探索,并提高全球竞争力。

主要焦点账单这是一项耗资520亿美元的投资,以刺激新的国内半导体生产。该法案声称为电气工程师提供了巨大的机会,以资助对新的芯片技术和应用的研究。

同时,在供应链听力7月,参议院商务委员会检查了供应链在安全性,制造业基础,合作伙伴关系和竞争的强度,特别是与中国的供应链弹性。听证会考虑在面对贸易摩擦,地缘政治紧张局势,自然灾害,公共卫生紧急情况以及经济困境时避免供应链中断,并在产品的投入来源和市场的来源方面审查了多元化。

但是,总的来说,政府旨在推动实验室上的晶圆厂帮助解决当前和未来的供应问题。

为什么要从工厂转移到实验室?

传统上,半导体行业是在设计它们的实验室和使其制造的制造设施之间进行的。该部门需要两项巨大的固定成本,一个是想法所需的所有研发,另一个用于建造工厂所需的资本设备。但是,在过去几年中,在生产上进行了更大的投资,美国政府已经意识到需要改变。

通过将其重点从支持制造设施转换为研究实验室,美国政府希望重建其创新的优势。生产肯定会有其位置,但是创建专业芯片需要更多的支持。

IBM Research创建了该行业的第一个2NM芯片。图像IBM

一些无资金的项目代表巨大的未开发潜力。政府希望通过建立卓越的研究中心来释放这一潜力。通过将科学加速加入解决方案,他们可以创建下一代技术,这些技术将掩盖半导体生态系统。

转变如何影响电气工程师?

向支持实验室的转变可以使能源部的科学办公室第一个真正的授权使用其在半导体研究设施上使用其预算。

通过投资于不可商业性可行的研究,电气工程师有机会开发下一代技术。此外,这种转变可以为技能短缺带来很多帮助,从而鼓励技术人才回到半导体行业。建立从学校到大学再到公司和初创企业的人才将有助于确保大量的半导体工程师供应,以满足不断增长的需求。


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