Esta iniciativa representa a primeira demonstração mundial da otimização do processo de fabrico utilizando tecnologia quântica numa linha de produção em massa de grande escala numa fábrica de semicondutores.
Nos últimos anos, a utilização da tecnologia quântica tem sido explorada em diversos campos, particularmente nos métodos de aniquilação quântica*2, que estão a ser introduzidos na área da otimização combinatória, como por exemplo na otimização de rotas de entrega na indústria logística. Ao mesmo tempo, na indústria de semicondutores, à medida que o processo de fabrico se torna mais extenso, as combinações possíveis aumentam exponencialmente. Além disso, o grande número de restrições dificulta a obtenção de uma solução ótima. Portanto, a aplicação da tecnologia quântica estava limitada a processos a uma escala que pudesse ser aproximada por computadores clássicos.
Por exemplo, no processo EDS, o número de combinações que envolvem dispositivos de fabrico, equipamentos de teste e outras variáveis é tão grande, mesmo sendo apenas uma parte do sistema completo. Isto tornava extremamente difícil encontrar uma solução que otimizasse o processo de fabrico. Consequentemente, no passado, era comum realizar operações (alocação de processos) com base em regras básicas de cálculo, utilizando o conhecimento e a experiência acumulados.
Neste contexto, em janeiro de 2023, a ROHM e a Quanmatic começaram a explorar um sistema operativo que utiliza soluções quânticas para lidar com várias limitações no processo de EDS (Espectroscopia de Dispersão de Energia). Em setembro de 2023, as duas empresas construíram com sucesso um protótipo combinando o produto da Quanmatic, que melhora a eficiência da computação quântica com base na investigação realizada na Universidade de Waseda e na Universidade de Keio, com uma estrutura computacional. A tecnologia de formulação especializada utilizada aproveita as técnicas de computação quântica e clássica, bem como o vasto conhecimento, experiência e dados acumulados pela ROHM até à data.
Após testar e validar o protótipo nas fábricas da ROHM no país e no estrangeiro, os resultados mostraram que os indicadores-chave de desempenho, como as taxas de utilização e os atrasos na entrega, poderiam ser melhorados em vários pontos percentuais. Além disso, a implementação do algoritmo reduz significativamente o tempo de computação, permitindo uma operação atempada e otimizada em resposta a alterações nas condições de fabrico.
No futuro, ambas as empresas trabalharão para aprofundar ainda mais a sua colaboração, visando melhorar a precisão do sistema de fabrico através de uma série de operações de teste em fábricas no estrangeiro, com o objetivo de o implementar em larga escala em abril de 2024.
Nozomu Togawa, CSO e cofundador da Quanmatic / Professor da Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade de Waseda:
"Este resultado é um exemplo de um método de cálculo de otimização matemática avançada, pesquisado numa universidade, a ser aplicado no mundo real. O objetivo: fornecer produtos semicondutores através de uma cadeia de abastecimento que é continuamente otimizada diariamente utilizando métodos relacionados com a computação quântica, o que tem grande importância como aplicação prática em larga escala da tecnologia quântica. Acreditamos que a acumulação de tais conquistas lançará as bases para a realização 'Visão Futura de uma Sociedade Quântica' do governo japonês (uma sociedade na qual 10 milhões de pessoas estarão a usar tecnologia quântica até 2030)."
Tetsuo Tateishi, membro do Conselho de Administração, Diretor Executivo e Diretor de Tecnologia da ROHM Co., Ltd.:
"À medida que o papel dos semicondutores se torna cada vez mais importante para alcançar uma sociedade descarbonizada, garantir um fornecimento estável tornou-se um desafio para a sociedade. O desenvolvimento de um sistema operacional adequado para linhas de produção em massa em larga escala, utilizando tecnologia quântica, representa um grande avanço para a indústria de fabrico de semicondutores, permitindo a otimização em tempo real dos processos de produção. Para além da situação atual, aceleraremos a introdução da tecnologia quântica e métodos relacionados numa vasta gama de processos, visando fortalecer o nosso sistema de fornecimento estável através do estabelecimento de uma cadeia de fornecimento otimizada de forma mais holística."
*1) Classificação Elétrica de Chips – Um processo para testar as características elétricas de chips fabricados em wafers, essencial para garantir a fiabilidade e melhorar o desempenho de dispositivos semicondutores.
*2) Tecnologia proposta pelo Professor Hidetoshi Nishimori do Instituto de Tecnologia de Tóquio, que impulsionou o surgimento da computação quântica quando foi comercializada pela primeira vez pela D-Wave Systems do Canadá em 2011. Considera-se que está próxima da implementação em larga escala devido à sua capacidade de resolver problemas de otimização combinatória, o que restringe o foco de aplicação.
