Para reactivar la industria de las papas fritas en EE. UU., invite a más chefs a la cocina

Un enfoque de "más es mejor" para la fabricación de chips de computadora crearía los avances vibrantes y rápidos que Estados Unidos necesita para tener éxito.

Fabricar la próxima generación de chips de computadora exige el cuidado, a escala industrial, de hacer una comida gourmet. Los mejores ingredientes, técnicas, herramientas y, por supuesto, las mentes más agudas deben crear algo transformador. En las cocinas a las que les falta solo uno, la comida se queda corta.

En ese sentido, el Departamento de Comercio pronto ordenará una especie de festín, distribuyendo $ 11 mil millones para investigación y desarrollo bajo la Ley CHIPS para revivir la lenta industria de fabricación de chips de Estados Unidos, que ahora produce solo el 12 por ciento de los chips en todo el mundo. Al pasar CHIPS, Estados Unidos afirmó un audaz deseo de volver a la vanguardia de la fabricación de chips. Sin embargo, entre el deseo y el hacer existe una profunda brecha. No será fácil de abarcar.

La financiación de la Ley CHIPS es mucho dinero, pero los números difícilmente garantizan el éxito. La fabricación de chips es un negocio casi incomprensiblemente preciso, difícil y costoso. Garantizar que EE. UU. tenga un asiento en la mesa con los principales fabricantes del mundo requerirá innovación y colaboración de proporciones épicas.

Reducir las barreras a la participación y la financiación, invitar a las mentes más inteligentes a utilizar los mejores ingredientes y los mejores equipos, es fundamental para el futuro de los semiconductores inspirados en CHIPS de Estados Unidos. La industria global de chips de semiconductores de casi $ 600 mil millones produce más de un billón de chips cada año, que se encuentran en todo, desde automóviles hasta cafeteras. Un enfoque de "más es mejor" crearía una red de innovación vibrante y de rápido movimiento para producir los avances necesarios para tener éxito.

Hasta ahora, mucha atención se ha centrado en los jugadores más grandes y, a menudo, más lentos de la industria. Estados Unidos prospera con la innovación, sin embargo, muchas de las mentes más creativas en las empresas más pequeñas y las universidades han sido excluidas por los notoriamente altos costos de investigación y desarrollo del campo, y por la falta de acceso a las costosas herramientas e instalaciones (a menudo llamadas "fabs"). necesarios para la creación de prototipos. Como le dirá cualquier chef de alto nivel, no puede crear algo transformador si no tiene una cocina para cocinar.

Hay dos formas en que EE. UU. puede asignar estos fondos de I+D. En primer lugar, puede recurrir al enfoque de "chef famoso", haciendo algunas apuestas importantes en un puñado de nombres que esperan un avance mágico, una propuesta arriesgada. O podemos construir más cocinas e invitar a más chefs a comenzar a cocinar, haciendo muchas apuestas más pequeñas en las mentes más innovadoras para crear una fila de restaurantes colaborativos de innovación en la fabricación de papas fritas donde el objetivo es el bistec, y no el chisporroteo.

Primero, necesitaremos más cocinas. Debemos construir instalaciones experimentales compartidas donde los investigadores de la industria y la academia trabajen juntos. Esto fomentaría comunidades de práctica de investigación que unirían a los mejores ingenieros en un propósito común y abrirían las puertas a los innovadores en todo el país. Estos centros de tecnología pueden variar desde fábricas universitarias mejoradas dirigidas por ingenieros experimentados hasta instalaciones a escala industrial que muestran el valor del producto de nuevas ideas a gran escala.

En segundo lugar, debemos construir modelos computacionales de "gemelos digitales" que puedan emular todos los procesos de fabricación, incluidos los detalles de las herramientas y las condiciones del proceso. Los gemelos digitales permitirán a los investigadores evaluar rápidamente las opciones y acelerar el descubrimiento de tecnología de dispositivos y procesos. Al recopilar grandes cantidades de datos, los modelos de IA pueden ayudar a los humanos a ajustar los delicados procesos de fabricación y detectar automáticamente anomalías durante la fabricación para mejorar el rendimiento y la calidad de la producción. Actualmente impensable, tales modelos digitales serán el boleto de Estados Unidos al liderazgo en tecnología y fabricación de semiconductores que depende menos de los humanos que miran hojas de cálculo para tomar decisiones.

Inherente a esta visión está el papel clave del intercambio de datos entre toda la comunidad. Las instalaciones de acceso abierto estarían conectadas en red a nivel nacional para distribuir datos libremente entre toda la comunidad, al mismo tiempo que se protege la información de propiedad exclusiva. El impacto de este gemelo digital crecería exponencialmente a medida que la comunidad de investigación se expande y los nuevos conocimientos alimentan la innovación.

En última instancia, dicha red reduciría el costo de investigación y desarrollo para todos los jugadores, reduciendo el riesgo y llevando ideas innovadoras al mercado más rápido. Un entorno de creación de prototipos compartido podría impulsar la producción de todo tipo de chips (lógica, memoria, almacenamiento y tecnologías especiales) de la misma manera que una cocina bien equipada puede producir diversas cocinas en una sola noche.

Toda esta charla sobre mejorar el acceso, sin embargo, pasa por alto otro factor crítico de éxito: la disponibilidad de talento. Un mayor acceso no significa nada si no contamos con chefs exquisitamente capacitados y ansiosos por ingresar a la cocina. Debemos nutrir una industria saludable con márgenes de ganancias saludables que respalden el crecimiento profesional, condiciones de trabajo atractivas y un equilibrio adecuado entre el trabajo y la vida para atraer a esta próxima generación de ingenieros. Tal talento no crece en los árboles; se necesita una década o más para que un graduado de la escuela secundaria obtenga un doctorado. Si queremos ser parte de una industria líder dentro de 10, 20, 30 o 100 años, debemos reclutar y capacitar nuevos talentos ahora.

Las aspiraciones de la Ley CHIPS son altas. Recuperar el liderazgo mundial en la fabricación de chips no será fácil, pero está al alcance de una nación tan capaz y tan motivada como los EE. UU. La receta no podría ser más sencilla: Formar a los mejores y más brillantes. Crear un ecosistema abierto y colaborativo. Ponga en sus manos herramientas de última generación. Permita que todos participen y compartan datos. Luego, disfrute de una deliciosa comida de cuatro platos de laboratorio a fábrica. Buen provecho.

Este es un artículo de opinión y análisis, y las opiniones expresadas por el autor o los autores no son necesariamente las de Scientific American.

H.-S. felipe wonges profesor Willard R. e Inez Kerr Bell en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Stanford.

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