تمرکز بر تولید کمتیراژ اما پیچیده برای تسریع گذار نوآوریهای آزمایشگاهی به مقیاس صنعتی
آژانس پروژههای تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده (DARPA) با حمایت وزارت دفاع آمریکا و ایالت تگزاس، پروژهای ۱.۴ میلیارد دلاری را برای بازسازی و راهاندازی یک کارخانه نسل جدید تولید نیمهرسانا در شهر آستین آغاز کرده است. این پروژه در قالب برنامه NGMM — Next-Generation Microelectronics Manufacturing تعریف شده و بر توسعه و تولید سامانههای سهبعدی ناهمگن (3D Heterogeneous Integration / 3DHI) متمرکز خواهد بود؛ فناوریای که امکان تجمیع و پشتهسازی انواع مختلف تراشهها و مواد نیمهرسانا را در یک پکیج واحد فراهم میسازد.
به گفته مسئولان برنامه، هدف اصلی این طرح کاهش فاصله میان دستاوردهای آزمایشگاهی و تولید صنعتی — شکافی که در ادبیات صنایع نیمهرسانا با عنوان «دره مرگ Lab-to-Fab» شناخته میشود — و رفع یکی از موانع تاریخی توسعه سختافزارهای پیشرفته در آمریکا است. طبق زمانبندی تعیینشده، این مرکز طی پنج سال آینده از یک پروژه تحت حمایت دولت فدرال به یک بنگاه پایدار و خودگردان تبدیل خواهد شد و بهطور همزمان به نیازهای حوزه امنیت ملی و بازار تجاری فناوریهای نوین پاسخ خواهد داد.
این پروژه به صورت مشترک توسط DARPA، دولت ایالت تگزاس و مؤسسه الکترونیک دانشگاه تگزاس در آستین (Texas Institute for Electronics – TIE) راهبری میشود. کارخانه مذکور که در یک ساختمان صنعتی دهه ۱۹۸۰ مستقر است، بهطور کامل بازطراحی و تجهیز شده و بهعنوان مرکز دسترسی آزاد برای نمونهسازی، تحقیق و تولید محدود تراشههای پیشرفته فعالیت خواهد کرد.
فناوری مدنظر این مرکز بر یکپارچهسازی مواد و فناوریهای متنوع متکی است؛ از جمله:
سیلیکون
گالیوم نیترید
فوتونیک مجتمع
سایر مواد و زیرلایههای نیمهرسانای نوظهور
این راهبرد امکان طراحی و ساخت سامانههای نیمهرسانای چندمادهای و چندمعماری را فراهم میکند؛ ساختارهایی که با روند کوچکسازی ترانزیستورهای سیلیکونی و محدودیتهای لیتوگرافی سازگار نیستند و مسیر توسعه را از مقیاسگذاری مبتنی بر ابعاد (Scaling) به مقیاسگذاری مبتنی بر معماری و یکپارچهسازی (System-Level Scaling) تغییر میدهند.
برخلاف الگوی مرسوم در صنعت نیمهرسانا که بر تولید انبوه با تنوع محدود مبتنی است، کارخانه جدید در تگزاس با هدف تولید کمتیراژ، با پیچیدگی بالا و طراحیهای متنوع راهاندازی میشود — الگویی که برای پشتیبانی از فناوریهای دفاعی، سامانههای هوش مصنوعی پیشرفته و محاسبات با کارایی بالا (HPC) ضروری است.
به اعتقاد کارشناسان حوزه نیمهرسانا، این پروژه در صورت موفقیت میتواند بهطور همزمان:
در صورت دستیابی به اهداف اعلامشده، این مرکز میتواند به الگوی مرجع برای توسعه مشترک صنعت، دانشگاه و نهادهای دولتی در حوزه نیمهرسانا تبدیل شود و معماری نسل آینده تراشهها را در سطح جهانی تحت تأثیر قرار دهد.
