FD-SOI, Bekerja Hingga 7nm

Hari ini, CEA-Leti, laboratorium penelitian Prancis di Grenoble, mengumumkan pendirian jalur percontohan untuk sirkuit terpadu digital, analog, dan RF berdasarkan FD-SOI 10 nm dan 7 nm di Eropa.

Lini tersebut, yang disebut Fames Pilot Line, akan menampilkan memori nonvolatil tertanam OxRAM, FeRAM, MRAM, dan FeFET; sakelar RF, filter, dan kapasitor; induktor terintegrasi untuk konverter DC-DC; dan integrasi 3D heterogen dan sekuensial untuk menciptakan proses manufaktur.

Menurut laporan sebelumnya, menurut cetak biru yang dirumuskan oleh pemerintah Prancis, Institut Teknologi Informasi Elektronik Prancis (Laboratoire délectronique des technologies de linformation, CEA-Leti) berencana untuk menginvestasikan lebih dari 500 juta euro dalam lima tahun untuk mengembangkan teknologi semi-kristal emas-oksigen berinsulasi silikon yang sepenuhnya kosong (FD-SOI) untuk memastikan otonomi negara di bidang semikonduktor, sambil menggaungkan persyaratan Uni Eropa. Dengan memanfaatkan keunggulan teknologi ini untuk mempromosikan transformasi ekologis dan digital, dengan chip FD-SOI 10nm sebagai tujuan utama, kami berharap dapat memenuhi persyaratan yang semakin meningkat untuk kinerja produk dan efisiensi energi di bidang otomotif, produk telepon seluler, dan Internet of Things.

Investasi ini akan meliputi pembangunan ruang bersih khusus seluas 2.000- meter persegi yang diharapkan mulai beroperasi pada awal tahun 2025, dengan Uni Eropa diharapkan berkontribusi pada skala kritis yang dibutuhkan untuk memfasilitasi R&D dan industrialisasi. Sasaran utama transfer teknologi ini adalah pabrik semikonduktor super (méga-fab) gabungan ST Microelectronics dan Global Foundries di Crolles, Prancis tenggara, yang akan bertanggung jawab atas produksi massal sirkuit FD-SOI canggih.

Jean-René Lèquepeys, CTO CEA-Leti, berkata: "Dengan memadukan dan menggabungkan berbagai teknologi mutakhir, Fames Pilot Line akan membuka pintu bagi arsitektur sistem-pada-chip yang disruptif dan menyediakan solusi yang lebih cerdas, lebih ramah lingkungan, dan lebih efisien untuk chip masa depan."

"Setidaknya 43 perusahaan, dari pemasok material dan produsen peralatan hingga perusahaan fabless, EDA, IDM, perusahaan sistem, dan pengguna akhir, telah secara resmi menyatakan dukungan mereka terhadap Fames," kata CEA-Leti. Jalur percontohan akan terbuka untuk semua pemangku kepentingan UE, termasuk universitas, RTO, UKM, dan perusahaan industri, serta semua negara yang berpikiran sama, melalui tender publik tahunan dan atas permintaan, dan akan mengikuti proses seleksi yang adil dan tidak diskriminatif.

Pendanaan akan datang dari negara-negara anggota yang berpartisipasi dan "Chips JU", badan Uni Eropa yang mendorong manufaktur semikonduktor canggih di Eropa.

"Chips JU bertujuan untuk menjadi katalisator dan model bagi kemitraan publik-swasta di berbagai bidang utama," jelas Jari Kinaret, Direktur Eksekutifnya. "Lini percontohan ini akan mendorong pengembangan berbagai teknologi semikonduktor utama dan memfasilitasi kolaborasi antara berbagai pelaku di Eropa." Selain lini percontohan FD-SOI ini, Chip JU akan mendanai lini percontohan untuk teknologi manufaktur IC berukuran 2nm dan lebih kecil.

Kurangi FD-SOI hingga 7Nanometer

Selama fase konsultasi menjelang UU CHIPS, UE bertanya kepada tiga lembaga terkemuka dalam penelitian mikroelektronika – CEA-Leti, imec, dan Fraunhofer – bagaimana mereka dapat mendukung tujuan Eropa untuk menggandakan produksi pada tahun 2030 dan meminta saran mereka tentang peta jalan strategis. Rekomendasi mereka meliputi pembentukan jalur percontohan silikon-pada-isolator (FD-SOI) yang sepenuhnya terkuras di Grenoble, Prancis, untuk membantu meningkatkan skala teknologi proses FD-SOI hingga 10 nm.

Mengapa harus menargetkan 10 nanometer jika Anda bisa menargetkan lebih jauh? Komisioner Eropa Thierry Breton telah mengajukan klaim yang lebih tinggi, dengan mengusulkan untuk mengecilkan FD-SOI menjadi 7nm. Kritik pun bermunculan, tetapi ia bertahan.

Berbicara pada peresmian pabrik Soitec SiC di Bernand, dekat Grenoble, September lalu, Breton berkata: "Jika kita bercita-cita untuk mencapai hal ini dan mencapainya bersama-sama di tingkat Eropa, kita dapat mencapainya."

"Sebagai bagian dari Undang-Undang CHIPS, kami telah mengalokasikan dana untuk mendanai tiga lini percontohan, termasuk lini percontohan FD-SOI senilai $1 miliar, yang akan memungkinkan kami melakukan semua pengujian yang memungkinkan," ungkapnya kepada Majelis Umum. "Kami akan membantu Anda mencapai proses sub-10nm atau bahkan 7nm karena Anda harus siap menghadapi pasar masa depan."

Meningkatkan efisiensi energi semikonduktor daya dipandang sebagai kunci untuk mencapai netralitas karbon. CEA-Leti mengklaim bahwa FD-SOI 25% lebih cepat dan mengonsumsi energi hingga 40% lebih sedikit daripada transistor setara pada silikon solid-state.

FD-SOI berasal dari wilayah Grenoble dan telah menjadi fokus utama penelitian dan pengembangan di CEA-Leti selama lebih dari 20 tahun. Teknologi ini menggunakan lapisan isolasi yang sangat tipis dan lapisan silikon yang sangat tipis pada substrat silikon untuk mengendalikan perilaku transistor dengan lebih baik. Arsitekturnya juga memungkinkan penyesuaian dinamis kecepatan pengalihan selama pengoperasian, sehingga menyediakan cara yang efisien untuk mengoptimalkan konsumsi daya saat kecepatan tidak terlalu penting. Karena strukturnya yang planar, FD-SOI lebih mudah diproduksi daripada FinFET.

Lewatlah sudah hari-hari ketika Eropa hanya berinvestasi dalam penelitian dan memindahkan produksi ke luar negeri, kata Breton. Undang-Undang CHIPS akan secara langsung mendanai atau mengesahkan pendanaan basis industri Eropa yang kompetitif di seluruh rantai nilai semikonduktor.

Namun, melindungi pasar internal dan rantai nilai industri Uni Eropa membutuhkan lebih dari sekadar uang. "Kami akan mampu memberikan dukungan finansial, tetapi kami membutuhkan teknologi yang inovatif," kata Breton. "Kami akan membantu Anda menanggung risiko karena pasarnya ada, dan kami tidak dapat menyerahkannya kepada Taiwan dan Amerika Serikat."

Kita tidak boleh naif. Aliansi apa pun antara politik dan industri pada akhirnya akan berkembang menjadi perebutan kekuasaan dan arbitrase untuk melindungi kepentingan faksi masing-masing dan menjaga rantai nilai tetap bergerak.

Upaya Uni Eropa untuk mencapai kedaulatan teknologi tidak berarti berakhirnya isolasionisme, proteksionisme, atau perdagangan bebas. Upaya ini bertujuan untuk mendorong lebih banyak kerja sama bilateral dengan negara-negara yang memiliki pemikiran yang sama dan mitra strategis. Upaya ini juga bertujuan untuk menerapkan kebijakan industri, menciptakan kapasitas industri yang memadai (misalnya pabrik-pabrik besar) dan berinvestasi di setiap tingkat rantai nilai.

"Misi kami bukanlah melakukan segalanya di sini (Eropa), tetapi mempertahankan otonomi strategis kami," kata Breton. "Proyek itu akan segera terwujud. Saat ini, kami memiliki 65 proyek yang sedang direncanakan di Eropa, yang nilainya lebih dari 100 miliar euro."

Sebagai bagian dari UU CHIPS, UE akan menginvestasikan €11 miliar selama tujuh tahun ke depan melalui Prakarsa Chip Eropa untuk mengembangkan setidaknya tiga jalur percontohan guna mengindustrialisasi proses produksi berukuran node yang canggih: satu di imec untuk pengembangan teknologi proses Gate Wrap-Around (GAA) sub-2nm, satu di CEA-Leti untuk teknologi proses FD-SOI hingga 10nm dan di bawahnya, dan satu di Institut Fraunhofer untuk integrasi sistem heterogen.

Banyak yang percaya bahwa untuk menggunakan Undang-Undang CHIPS guna berinovasi dalam industri semikonduktor global, UE harus berusaha keras untuk menjadi pemimpin dalam desain chip canggih, bukan hanya dalam manufaktur chip. Breton bukan salah satu dari mereka.

"Saya tegaskan: tanpa pabrik, tidak akan ada kebijakan industri," katanya. "Mitos tentang perusahaan tanpa pabrik tidak pernah berhasil, dan tentu saja tidak berhasil di dunia modern. Kami mendukung reindustrialisasi ini sambil terus bekerja sama dengan mitra kami."

Mungkin ada perbedaan pendapat mengenai isu-isu tertentu, tetapi persamaannya adalah selalu mempertahankan kepentingan bersama Uni Eropa. "Eropa harus mendapatkan kembali kendali atas nasibnya sendiri," simpul Breton.