DARPA und andere Behörden arbeiten an Plänen zur Wiederbelebung der Chipindustrie

von Alan Boyleam 22. August 2023 um 15:42 Uhr. 23. August 2023 um 22:54 Uhr

Tech-Führungskräfte, Forscher und Regierungsbeamte treffen sich diese Woche in Seattle, um Wege zu finden, der amerikanischen Chipindustrie eine neue Dimension zu verleihen – im übertragenen und wörtlichen Sinne.

„Wir werden über eine einmalige Gelegenheit sprechen, die inländische Mikroelektronikfertigung neu zu erfinden“, sagte Mark Rosker, Direktor des Microsystems Technology Office der Defence Advanced Research Projects Agency, heute bei der Eröffnungssitzung des ERI 2.0 Summit im Hyatt Regency Seattle.

Mehr als 1.300 Teilnehmer haben sich für die DARPA-Veranstaltung angemeldet, die an eine Reihe von Gipfeltreffen der Electronics Resurgence Initiative anknüpft, die vor der COVID-19-Pandemie durchgeführt wurden.

Das Hauptziel des Gipfels dieser Woche besteht darin, Möglichkeiten zur Förderung von Forschung, Entwicklung und Fertigung für die Chipindustrie zu erarbeiten. DARPA ist nur eine der Regierungsbehörden, die an solchen Bemühungen beteiligt sind. Auch Vertreter des Handelsministeriums, des US-Energieministeriums, des Büros für Wissenschafts- und Technologiepolitik des Weißen Hauses und der National Science Foundation sind diese Woche beim Gipfel dabei.

Die Rolle der DARPA bei der Unterstützung von Innovationen in der Mikroelektronik wird vom Verteidigungsministerium finanziert, andere Teile der Bundesregierung greifen jedoch auf Mittel in Höhe von 52 Milliarden US-Dollar zurück, die durch den überparteilichen CHIPS and Science Act des letzten Jahres bereitgestellt wurden. Senatorin Maria Cantwell, D-Wash., erklärte den Teilnehmern, dass es keine triviale Aufgabe sei, diese Gesetzgebung durch den Kongress zu bringen.

„Ich kann Ihnen sagen, dass es wirklich eine Herkulesanstrengung war, denn es geht um viel Geld“, sagte sie. „Und es ist nicht nur viel Geld. Wir mussten den Menschen erklären, was in den letzten zwei Jahrzehnten passiert ist, dass wir jetzt plötzlich sagen, wir müssen die Lieferkette [für Mikroelektronik] zurück in die Vereinigten Staaten von Amerika bringen.“

Cantwell sagte, die Pandemie und ihre Auswirkungen hätten gezeigt, wie viel getan werden müsse – ein Faktor, den auch Intel-CEO Patrick Gelsinger angesprochen habe.

„COVID war ein gewaltiger Weckruf“, sagte Gelsinger. „Stellen Sie sich vor, uns fehlt ein 2-Dollar-Halbleiter und wir können kein 30.000-Dollar-Auto oder einen 15-Millionen-Dollar-Jet versenden, oder? Plötzlich wurde uns klar, wie fragil unsere Lieferketten geworden waren.“

Im letzten Jahr wurden nur 12 % der weltweiten Chips in den USA hergestellt, was einen deutlichen Rückgang gegenüber den 37 % in den 1990er Jahren darstellt. Heute werden etwa 80 % der heutigen Chips in Asien hergestellt – was Amerika verwundbar machte, als die Pandemie den transpazifischen Lieferketten einen schweren Schlag versetzte.

Die Chip-Initiative der Bundesregierung zielt darauf ab, diese Gleichung zu ändern, vor allem durch Anreize für Chiphersteller, neue Produktionsanlagen in den USA zu bauen. Diese Strategie scheint zu funktionieren: Gelsinger verwies auf Intels milliardenschwere Investition in neue Chipfabriken in Arizona, New Mexico , Ohio und Oregon.

Auch Innovationen im Chipdesign spielen eine Rolle. „Wir sind endlich am Ende des Zeitalters der monolithischen integrierten Schaltung angelangt“, erklärte Rosker. Das liegt nicht nur daran, dass die Chiphersteller sich der physischen Grenze nähern, mehr Transistoren auf einen winzigen Wafer zu packen, sondern auch an der Wirtschaftlichkeit der Branche, sagte er.

Rosker sagte, eine DARPA-Initiative namens Next-Generation Microsystems and Manufacturing (NGMM) biete einen Weg für den Übergang von der 2D- zur 3D-Mikroelektronik.

„Wir stellen uns elektronische Schichten mit superdichten Verbindungen vor, die Wege für die vertikale Übertragung von Informationen bieten, die genauso einfach sind wie heute horizontal“, sagte er. Sollte die Initiative so verlaufen, wie DARPA es sich erhofft, würde das nicht nur zu schnelleren Chips, sondern auch zu neuen Arten von Materialien und Geräten führen.

Die Industrie verlagert sich bereits von der Massenproduktion monolithischer Chips hin zur Herstellung von „Chiplets“, die wie Legosteine ​​für kundenspezifische Anwendungen in drei Dimensionen zusammengepackt werden können.

„Im Grunde genommen werden alte Silikonartikel zu coolen neuen Verpackungsartikeln“, sagte Gelsinger. „Wir treten jetzt in die Ära der fortschrittlichen Verpackung ein, in der 2,5- und 3D-Verpackungen zur neuen Norm werden.“

Und es muss nicht nur das alte Silizium-Zeug sein: Rosker sagte, DARPA suche „nach Möglichkeiten, Photonik und Nicht-Silizium-Elektronik in diese Systeme zu integrieren.“

DARPA ist daran interessiert, die Halbleiterindustrie anzukurbeln, da das US-Militär einer der anspruchsvollsten Kunden der Branche ist. Das Pentagon möchte sicherstellen, dass es über eine zuverlässige Versorgung mit Chips verfügt, dass die Hardware nicht anfällig für ausländische Hacker ist und dass die Chips extremen Bedingungen wie Weltraumstrahlung oder den hohen Temperaturen in Düsenturbinen standhalten.

Die Bemühungen des Bundes zur Unterstützung der Chipindustrie fangen gerade erst an. Einige Programme, wie das National Semiconductor Technology Center und das RAMP-C-Programm des Pentagons, sind noch im Aufbau.

Cantwell denkt unterdessen bereits über zukünftige Initiativen nach. Sie forderte, dass von der DARPA finanzierte Forscher ermutigt werden, dem NSTC beizutreten, und dass mehr Partnerschaften zwischen DARPA und Innovatoren der Halbleiterindustrie geschlossen werden sollten.

Sie sagte auch, dass die Exekutive eine regierungsweite Personalstrategie für die Chipindustrie entwickeln sollte. Cantwell wies darauf hin, dass NSF kürzlich 10 Millionen US-Dollar an die University of Washington vergeben hat, um die Entwicklung und Forschung von Halbleiterarbeitskräften zu unterstützen – ein Projekt, das durch den CHIPS and Science Act finanziert wird.

„Wir haben vor dieser Gesetzgebung zwei Gesetzentwürfe zur Wettbewerbsfähigkeit vorgelegt, und eines haben wir danach versäumt: die richtige Geldsumme bereitzustellen“, sagte Cantwell. „Deshalb hoffe ich, dass Sie sich bei der heutigen Konferenz auch auf die Tatsache konzentrieren werden, dass der Kongress wettbewerbsfähig bleiben und neben den 52 Milliarden US-Dollar für das Halbleiter-Förderprogramm auch weiterhin Ressourcen zur Verfügung stellen muss – aber sicherstellen muss, dass wir die Wissenschaftler für morgen bekommen.“

Korrektur für 16:40 Uhr PT am 23. August:Dieser Bericht wurde überarbeitet, um die Rolle der DARPA und anderer Bundesbehörden bei der Unterstützung von Innovationen in der Mikroelektronik zu verdeutlichen – und um klarzustellen, dass die DARPA keine Mittel aus dem CHIPS and Science Act erhält.

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