In een nieuwe studie heeft Lam Research Corp. onderzocht het potentieel voor het gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) in procesontwikkeling voor chipfabricage, vandaag een door mensen aangedreven stap die essentieel is voor de massaproductie van elke nieuwe geavanceerde halfgeleider ter wereld. Naarmate de halfgeleidermarkt vordert naar $ 1 biljoen aan jaarlijkse inkomsten tegen 20301 volgens experts identificeert de studie, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature, een kans om twee grote uitdagingen aan te pakken waarmee de industrie wordt geconfronteerd: het verlagen van de ontwikkelingskosten en het versnellen van het tempo van innovatie om aan de toenemende vraag naar chips van de volgende generatie te voldoen. De studie wees uit dat een “human first, computer last” -benadering procestechnische doelen dramatisch sneller en tegen de helft van de kosten kan bereiken in vergelijking met de huidige aanpak.
Lam Research AI-studie identificeert baanbrekende ontwikkelingsaanpak voor het versnellen en verlagen van de kosten van chipinnovatie
“Nieuwe benaderingen in innovatie zijn nodig om de industrie in staat te stellen snel genoeg op te schalen om te voldoen aan de veranderende vraag van de datagestuurde wereld naar chips van de volgende generatie”, zegt Tim Archer, president en chief executive officer bij Lam Research. “De mogelijkheid voor meer samenwerking tussen getalenteerde ingenieurs en machines in procestechniek, benadrukt in Lam’s studie in Nature, is een potentiële game-changer voor onze klanten en onze industrie in het algemeen. Dit onderzoek is een bewijs van Lam’s meer dan 40-jarige erfgoed van marktleiderschap en innovatie in de productie van halfgeleiders. Ik feliciteer het Lam-team met dit spannende werk.”
De toenemende complexiteit van chips van de volgende generatie zorgt ervoor dat procesontwikkeling uitdagender en duurder wordt. Op zoek naar een efficiëntere aanpak, plaatsten onderzoekers van Lam getalenteerde procesingenieurs tegenover AI-enabled computeralgoritmen in de studie.
Om elke ontworpen chip of transistor te produceren, moeten ervaren en bekwame ingenieurs eerst een gespecialiseerd recept maken dat de specifieke parameters en permutaties schetst die nodig zijn voor elke processtap. Honderden stappen zijn nodig om deze nanometergrote apparaten op een siliciumwafer te bouwen. Processtappen omvatten meestal meerdere gevallen van het deponeren van dunne lagen materialen op siliciumwafers en het wegetsen van overtollig materiaal met precisie op atomaire schaal. Deze essentiële fase van de ontwikkeling van halfgeleiders wordt momenteel gedaan door menselijke ingenieurs, grotendeels met behulp van hun intuïtie en een “trial and error” -benadering. Met elk recept dat uniek is voor het chipontwerp en meer dan 100 biljoen mogelijke opties om op te nemen, kan procesontwikkeling arbeidsintensief, tijdrovend en duur zijn – waardoor de tijd die nodig is om de volgende technologische doorbraak te bereiken steeds langzamer wordt.
In de Lam-studie concurreerden machine- en menselijke deelnemers om een gericht procesontwikkelingsrecept te maken tegen de laagste kosten, waarbij verschillende factoren werden afgewogen die verband houden met testbatches, metrologie en overheadkosten. De studie concludeerde dat terwijl mensen uitblonken in het oplossen van uitdagende en out-of-the-box problemen, een hybride human first, computer last-strategie kan helpen de vervelende aspecten van procesontwikkeling aan te pakken en uiteindelijk procestechnische innovatie te versnellen.
“Hoewel cruciaal voor de creatie van elke geproduceerde chip, is de plasmafysica van procestechniek al tientallen jaren geworteld in dezelfde wetenschappelijke benadering die Thomas Edison gebruikte: vallen en opstaan,” zei Rick Gottscho, executive vice president en strategisch adviseur van de CEO – Innovation Ecosystem bij Lam Research en co-auteur van de studie. ” Ons onderzoek toonde aan dat hoewel engineeringtalent essentieel blijft voor innovatie, de kosten van process engineering met 50 procent kunnen worden verlaagd door AI in het juiste stadium en met de juiste gegevens te integreren. De studie biedt een prescriptieve benadering voor het samenbrengen van het beste van door mensen geleide engineering en het beste van wat data science en machines bieden om een combinatie te creëren die beter presteert dan een van beide alleen. Indien gerealiseerd, kan deze hybride aanpak leiden tot aanzienlijke besparingen in zowel dollars als engineeringtijd voor de industrie.”
Link magazine editie februari/maart 2023 | jaargang 25 thema: Volle buffers en toch tekorten. Lees Link digitaal of vraag een exemplaar op: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl
Lam verwerkt momenteel de belangrijkste lessen uit de studie in zijn ontwikkelingsactiviteiten. De Lam-studie biedt initiële richtlijnen voor het succesvol integreren van menselijke kennis, vaardigheden en ervaring met het vermogen van AI om snel tal van mogelijke combinaties in procestechniek te beoordelen.
“Door technische expertise aan te vullen met AI met behulp van de human first, computer last-benadering, worden de vervelende en moeizame aspecten van ontwerp verlicht voor ingenieurs, waardoor ze zich kunnen concentreren op de creatieve ontwikkelingsgebieden en innovaties kunnen verkennen die mogelijk buiten bereik waren vanwege bandbreedte of kosten,” zei Keren Kanarik, technisch directeur van Lam Research, hoofdauteur van het onderzoekspaper en een voormalig procesingenieur. “Hoewel de toepassing van AI in procestechniek nog in de kinderschoenen staat en menselijke expertise en domeinkennis essentieel is voor de nabije toekomst, wijzen de resultaten ons op een pad om de manier waarop processen worden ontwikkeld voor de productie van chips fundamenteel te veranderen.”
De studie zal te zien zijn in de gedrukte editie van 13 april 2023 van het tijdschrift Nature en is momenteel ook beschikbaar op Nature.com.
Lam Newsroom om de volledige studie te downloaden, “Samenwerking tussen mens en machine voor het verbeteren van de ontwikkeling van halfgeleiderprocessen”, een infographic en aanvullende mediabronnen.
Lam Research Corporation is een wereldwijde leverancier van innovatieve waferfabricageapparatuur en -diensten aan de halfgeleiderindustrie. Lam’s apparatuur en diensten stellen klanten in staat om kleinere en beter presterende apparaten te bouwen. In feite is tegenwoordig bijna elke geavanceerde chip gebouwd met Lam-technologie. We combineren superieure systems engineering, technologisch leiderschap en een sterke op waarden gebaseerde cultuur, met een niet-aflatende toewijding aan onze klanten.
