美国正正在打制小型晶圆厂

　　位于布鲁克林的美国新创公司Nanotronics 正正在打制名为Cubebs 的模组化晶圆厂，旨正在透过小规模、高弹性取AI 从动化，沉塑全球半导体系体例制款式。首座Cubeb 估计正在18 个月内于纽约启用，总建厂时间不到一年，设置成本仅约3，000–4，000 万美元，远低于保守晶圆厂所需数十亿本钱收入。每座模组化厂房大小正在2。5 万至6 万平方英尺（约7，700–1。85 万㎡）之间，由「地方从体（cube）」取多个「出产花瓣（petal）」构成，可按需扩充，每加一个petal，产能就添加而系统不断机。仅需37 人即可运营一座工场，四座模组化厂合计约180 名操做人员，省去保守产线复杂人力成本。Cubebs 焦点为AI 驱动的制程智能系统，建于Nanotronics 自行开辟的defect？detection 检测东西之上。操纵导入Nvidia GPU 的AI 模组，工场能及时监测制程数据，自顺应调整温控取机台参数，大幅提拔良率取产能。Nanotronics 以制制功率元件为切入点，首批产物包罗高压power switch 取用于材料核心取电动车的电力逆变器晶片，特征比保守硅材质更适合高效使用。正在布鲁克林海军制船坞（曾是纽约市制船业的核心）的一栋颠末的建建内，草创公司 Nanotronics 正正在制定下一代芯片制制设备的打算。该公司雄心壮志的焦点是所谓的“Cubeb”，这是一个模块化芯片制制设备，了人工智能驱动的软件，能够运输到任何处所并正在现场拆卸。这家成立 14 年的公司暗示，Cubeb 能够正在一年内建成并投入运营，几乎能够正在任何地址出产半导体。“可以或许构成完整的供应链闭环至关主要，”该公司结合创始人兼首席施行官马修·普特曼 (Matthew Putman) 暗示。“如许你就能把芯片送到你需要的处所。”因为全球芯片产能已达到极限，新建出产设备的合作已拉开帷幕。制制芯片的制制工场（或称晶圆厂）规模复杂，需要花费数年时间、数十亿美元以及数百英亩以至更多的地盘才能建成。Nanotronics 的立方体晶圆厂 (Cubebs) 仅占地两英亩，大概是启动芯片制制的一种路子——特别是正在美国，美国正斥资数十亿美元来巩固国内制制业并保障芯片供应。该公司以及曾经获得资金正在美国扶植芯片工场的芯片制制商，可能成为近 530 亿美元《芯片取消息取通信手艺法案》(CHIPS Act) 赞帮的受益者。Cubebs建成后，可能成为美国首批用于贸易用处的预制半导体晶圆厂。Forrester阐发师Glenn O’Donnell暗示：“建制一座小型晶圆厂的成本和时间相对较短。”虽然 Nanotronics 尚未获得美国客户，但所有设想和科研工做均正在其位于布鲁克林海军制船坞的总部进行。该制船坞是一座天花板接近 70 英尺（约 21 米）的建建群，建于美国内和末期，用于制船。Nanotronics 由普特曼和他的父亲约翰于 2010 年正在创立，最后努力于制制人工智能显微镜和机械人，用于扫描和发觉航空航天、汽车和半导体设备中的缺陷。该公司暗示，检测系统是其营业的次要部门，目前已有跨越 200 个客户安拆了该系统。普特曼暗示，2020 年，Nanotronics 从海军制船坞内一个共享的跨学科空间“新尝试室”搬家至其自有的 45，000 平方英尺（约 4300 平方米）的 20 号楼，该楼由纽约建建公司 Rogers Partners 利用预制部件进行了。该公司暗示，该建建仍然保留着制船时代的横梁，已经用于为船舶供给铁质拆甲，以及运输船舶和潜艇的大型机械部件。Nanotronics 的晶圆厂专为出产公用电源芯片而设想，而非像台积电如许的大型晶圆厂出产的先辈图形处置器 (GPU) 和其他微处置器。Putman 暗示，Cubebs 工场将次要出产数据核心的电力由互换机（这些互换机是维持数据核心设备内人工智能电力供应所必需的），以及电动汽车的电源逆变器。Forrester 的 O’Donnell 暗示，这类芯片就像半导体中“丑恶的继子”。它们需求兴旺，使用范畴普遍，但尚未像微处置器或 GPU 那样遭到普遍关心。Putman 暗示，Nanotronics 的晶圆厂面积约为 1，715 平方米，四个的晶圆厂以四叶草的形式陈列，形成一个 Cubeb，核心是一个办事立方体，里面设有行政办公室、员工区和公共设备入口。一个包含四座晶圆厂的Cubeb占地7，510平方米，最多需要10英亩的地盘。Nanotronics的每座晶圆厂都具有两个所谓的干净室，即用于出产制制的无尘空间，制价约为2，000万美元。Nanotronics暗示，每个干净室面积约为172平方米，由涂层铝等静电放电防护材料制成。这些模块化晶圆厂部件大部门由布局钢管和波纹钢包层构成，能够拆入平板卡车或40英尺长的集拆箱。地方办事立方体包含少量可运转基于AI软件的Nvidia GPU。“从半导体芯片本身的开辟到封拆，所有工做都正在这些晶圆厂完成，”Putman说道。Putman 暗示，人工智能是 Cubeb 运营的环节要素——它实现了大部门复杂工艺工程的从动化，而这些工程本来需要大约一百名高技术工人才能完成。“我们能够将 Cubeb 建正在没有半导体根本设备的地域，并使其快速投入运营。”得益于人工智能，一个晶圆厂只需三十几名具备工场经验的工人即可正在新地址运营。该公司暗示，一个具有四座晶圆厂的工场最多需要 174 名工人。人工智能可以或许动态审查制制流程，并正在此过程中对温度和其他要素进行批改。“晶圆出产出来时，”他说道，“没有任何缺陷。”芯片本身由碳化硅和氧化镓等材料组合而成。氧化镓是一种能够正在微芯片长进行图案化的半导体材料，但尚未实现贸易规模化出产。Putman 暗示，人工智能曾经成熟，可以或许实现氧化镓基芯片出产的“闭环”。几十年来，科学家们一曲正在研究替代硅或取硅协同感化的材料，例如过渡金属二硫化物。氧化镓的热机能使其比硅更节能，很是适合电动汽车或发电坐等使用。麦肯锡高级合股人比尔·怀斯曼 (Bill Wiseman) 暗示，虽然预制方式正在和韩国的晶圆厂扶植中很常见，但正在美国却并不常见。美国的晶圆厂往往是定制化的，节流的劳动力成本凡是会被物流成本抵消。征询集团董事总司理兼合股人高拉夫·坦贝 (Gaurav Tembey) 暗示，对于目前建制的大大都晶圆厂而言，扶植成本仅占总成本的 20% 摆布。然而，选址仍可能具有挑和性。Forrester 的奥唐纳 (O’Donnell) 暗示，存正在将化学品引入现场的问题，这要求客户恪守本地律例。Nanotronics 首席运营官詹姆斯·威廉姆斯 (James Williams) 暗示，公司已指点客户选择立方体晶圆厂 (Cubeb) 的最佳，该电力和水源供应不变。立方体晶圆厂平均每天需要 800 加仑水。一座晶圆厂的用电量为 2。7 兆瓦，四座晶圆厂则需要 8。7 兆瓦。普特曼暗示，正在将部件发货并为本地操做员供给初步培训后，客户会向 Nanotronics 领取必然费用，以利用其硬件和基于人工智能的软件。该公司暗示，按照传感器流的数量和数据量，其人工智能套件的价钱正在 40 万至 300 万美元之间。该公司还取客户采用收益分成模式，并专注于正在非洲和全球南部地域摆设立方体工场 (Cubeb)。“我喜好对立方体工场所能制制的一切抱有弘远的胡想，”普特曼说，“并将其做为将来出产体例的典型。”。