تشهد شركة تصنيع أشباه الموصلات التي تعود إلى حقبة الثمانينات في أوستن بولاية تكساس عملية تجديد. معهد تكساس للإلكترونيات (TIE)، كما يطلق عليه الآن، يستعد ليصبح مصنع التعبئة والتغليف المتقدم الوحيد في العالم المخصص للتكامل غير المتجانس ثلاثي الأبعاد (3DHI) – تكديس الرقائق المصنوعة من مواد متعددة، سواء من السيليكون أو غير السيليكون.
القوات المسلحة البوروندية هي البنية التحتية وراء برنامج تصنيع الإلكترونيات الدقيقة للجيل القادم (NGMM) التابع لـ DARPA. وقال مايكل هولمز، المدير الإداري للبرنامج: “تركز NGMM على ثورة في مجال الإلكترونيات الدقيقة من خلال التكامل غير المتجانس ثلاثي الأبعاد”.
إن تكديس شريحتين أو أكثر من شرائح السيليكون داخل نفس الحزمة يجعلها تعمل كما لو كانت جميعها دائرة متكاملة واحدة. إنه يعمل بالفعل على تشغيل بعض المعالجات الأكثر تقدمًا في العالم. لكن DARPA تتوقع أن يؤدي تكديس السيليكون على السيليكون إلى زيادة في الأداء لا تزيد عن 30 ضعفًا مقارنة بما هو ممكن مع التكامل ثنائي الأبعاد. وعلى النقيض من ذلك، فإن القيام بذلك باستخدام مزيج من المواد – نيتريد الغاليوم، وكربيد السيليكون، وأشباه الموصلات الأخرى – يمكن أن يوفر دفعة بمقدار 100 ضعف، كما أخبر هولمز المهندسين والأطراف المهتمة الأخرى في الحفل غير الرسمي للبرنامج، قمة NGMM، في أواخر الشهر الماضي.
سوف تتأكد القوات المسلحة البوروندية الجديدة من أن هذه الرقائق المكدسة غير العادية قد تم تصميمها وتصنيعها في الولايات المتحدة. تبحث الشركات الناشئة، وكان هناك الكثير منها في حفل الإطلاق، عن مكان لوضع نماذج أولية والبدء في تصنيع أفكار غريبة جدًا عن أي مكان آخر – ونأمل أن نتجاوز وادي الموت من المختبر إلى المصنع الذي يدمر العديد من الشركات الناشئة في مجال الأجهزة.
تساهم ولاية تكساس بمبلغ 552 مليون دولار لدعم القوات المسلحة البوروندية وبرامجها، بينما تساهم وكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية (DARPA) بالمبلغ المتبقي البالغ 840 مليون دولار. بعد اكتمال مهمة NGMM التي تستغرق خمس سنوات، من المتوقع أن تصبح الشركة المصنعة شركة مكتفية ذاتيًا. وقال دواين لابريك، الرئيس التنفيذي لشركة TIE: “نحن بصراحة شركة ناشئة”. “لدينا مدرج أكبر من مجرد شركة ناشئة نموذجية، لكن علينا أن نقف بمفردنا.”
بدء تشغيل 3DHI Fab
سيستغرق الوصول إلى هذه النقطة الكثير من العمل، لكن مسبك TIE بدأ بداية سريعة. وفي جولة في المنشأة، IEEE الطيف شاهدت العديد من أدوات تصنيع واختبار الرقائق في حالات التثبيت المختلفة والتقت بالعديد من المهندسين والفنيين الذين بدأوا العمل خلال الأشهر الثلاثة الماضية. تتوقع TIE أن تكون جميع أدوات القوات المسلحة البوروندية جاهزة في الربع الأول من عام 2026.
لا تقل أهمية الأدوات نفسها عن قدرة عملاء المسبك على استخدامها في عملية تصنيع يمكن التنبؤ بها. وأوضح مسؤولو TIE أن هذا أمر يصعب تطويره بشكل خاص. على المستوى الأساسي، غالبًا ما لا تكون الرقائق غير السيليكونية بنفس حجم بعضها البعض. ولها خواص ميكانيكية مختلفة، أي أنها تتمدد وتنكمش مع درجة الحرارة بمعدلات مختلفة. ومع ذلك، فإن الكثير من أعمال الشركة المصنعة ستركز على ربط هذه الرقائق معًا بدقة ميكرومترية.
المرحلة الأولى لإنجاز ذلك هي تطوير ما يسمى بمجموعة تصميم العملية ومجموعة تصميم التجميع. يوفر الأول القواعد التي تقيد تصميم أشباه الموصلات في المصانع. الأخيرة، مجموعة تصميم التجميع، هي القلب الحقيقي للأشياء، لأنها تعطي قواعد التجميع ثلاثي الأبعاد والتعبئة المتقدمة الأخرى.
بعد ذلك، ستقوم TIE بتحسين تلك المشاريع عن طريق ثلاثة مشاريع 3DHI، والتي تسميها NGMM نماذج نموذجية. وهي عبارة عن رادار ذو مصفوفة مرحلية، وجهاز تصوير يعمل بالأشعة تحت الحمراء يسمى مصفوفة المستوى البؤري، ومحول طاقة مدمج. وقال هولمز إن تجريب هذه العناصر من خلال الإنتاج “يمنحنا خارطة طريق أولية… ومسارًا نحو الابتكار الهائل عبر مساحة تطبيقية أوسع”.
تمثل هذه المنتجات الثلاثة المختلفة للغاية رمزًا لكيفية عمل المصنع بمجرد تشغيله. وصفه المسؤولون التنفيذيون بأنه مسبك “عالي المزيج ومنخفض الحجم”، مما يعني أنه يجب أن يكون جيدًا في القيام بالعديد من الأشياء المختلفة، لكنه لن يصنع الكثير من أي شيء واحد.
وهذا هو عكس معظم مسابك السيليكون. يستطيع مسبك السيليكون ذو الحجم الكبير تشغيل الكثير من رقائق الاختبار المماثلة من خلال عمليته لحل الأخطاء. لكن TIE لا تستطيع فعل ذلك، لذا فهي تعتمد بدلاً من ذلك على الذكاء الاصطناعي – الذي طورته شركة Sandbox Semiconductor الناشئة في أوستن – للمساعدة في التنبؤ بنتائج التعديلات على عملياتها.
على طول الطريق، سوف NGMM توفير عدد من الفرص البحثية. قال تيد مويز، الأستاذ في جامعة تكساس في دالاس وزميل IEEE: “ما لدينا مع NGMM هو فرصة نادرة جدًا”. مع NGMM، تخطط الجامعات للعمل على أفلام التوصيل الحراري الجديدة، وتكنولوجيا تبريد الموائع الدقيقة، وفهم آليات الفشل في الحزم المعقدة، والمزيد.
“إن NGMM هو برنامج غريب بالنسبة لـ DARPA”، كما اعترف ويتني ماسون، مدير مكتب تكنولوجيا الأنظمة الدقيقة التابع للوكالة. “ليس من عادتنا أن نقف في المنشآت التي تقوم بالتصنيع.”
لكن “حافظ على أوستن غريبًا” هو الشعار غير الرسمي للمدينة، لذلك ربما يكون NGMM وTIE مناسبين تمامًا.
من مقالات موقعك
مقالات ذات صلة حول الويب