تُوفر هذه الجائزة تمويلًا لتطوير جزيئات وتركيبات جديدة لتصنيع أشباه الموصلات ضمن أربعة مجالات رئيسية: المواد الكيميائية المستخدمة في عمليات التصنيع الخالية من مركبات PFAS، والمحفزات، والمغناطيسات الخالية من العناصر الأرضية النادرة، وأنظمة البطاريات. وسيعمل برنامج SandboxAQ على تطوير أفضل النتائج الرائدة وتحويلها إلى إنتاج محلي واسع النطاق وتسويقها تجاريًا، وذلك بالتعاون مع شركاء تصنيع أمريكيين ذوي كفاءة عالية. يدعم هذا التمويل البحث والتطوير في الفئات المستهدفة التي عانت من نقص الإنتاج المحلي لعقود بسبب العرض الأجنبي، مما سيعزز في نهاية المطاف الأمن القومي والاقتصادي.

ستستثمر شركة SandboxAQ في تطوير منصة برمجياتها ReAQT ونماذجها الكمية الكبيرة (LQMs) لتسريع عملها في الفحص الافتراضي لملايين المواد المرشحة، وبعد ذلك ستختار أكثرها واعدةً للتحقق من صحتها مع شركائها من المختبرات. تُعدّ نماذج LQMs أنظمة ذكاء اصطناعي مُدرّبة على قوانين الفيزياء والكيمياء والأحياء، وليس على اللغة البشرية. ما كان يستغرق عقودًا من التجارب المعملية، أصبح الآن يُمكن تنفيذه كحملة مُوجّهة ومُعتمدة على الذكاء الاصطناعي. يُخصّص هذا التمويل لأربعة مجالات برامجية للمواد، وللاستثمار الأساسي في منصات LQMs الرئيسية لشركة SandboxAQ لتطوير المواد الكيميائية والمواد المتقدمة، والتي تُعدّ بالغة الأهمية لتصنيع أشباه الموصلات. وبموجب هذا التمويل، ستحصل وزارة التجارة على حصة أقلية غير تصويتية في شركة SandboxAQ.

المجالات البرنامجية الأربعة للجائزة هي:

تُعدّ مواد البيرفلورو ألكيل والبولي فلورو ألكيل (PFAS) مواد كيميائية دائمة تدخل في صناعة الرقائق الإلكترونية على شكل سوائل نقل الحرارة، ومواد تشحيم، وطلاءات عازلة، ومواد كيميائية لمعالجة الأسطح، ولا توجد بدائل متوافقة مع المعايير على نطاق واسع حتى الآن. قد تواجه مصانع أشباه الموصلات الأمريكية التي لا تستطيع اعتماد بدائل خالية من PFAS خطر انقطاع الإمدادات والتعرض لمساءلة قانونية، مما قد يُجبرها على خفض الإنتاج في المنشآت المحلية حديثة الإنشاء. وقد طوّرت شركة SandboxAQ مناهج لتحليل PFAS لمعالجة هذه المشكلة، وستبني على هذا العمل من خلال منحة قانون CHIPS.
تؤدي المحفزات أدوارًا حاسمة في جميع مراحل تصنيع أشباه الموصلات، بما في ذلك توليد غازات فائقة النقاء تُمكّن من ترسيب المواد بدقة متناهية، طبقة ذرية تلو الأخرى، فضلًا عن الحد من انبعاثات الفلور الخطرة الناتجة عن هذه العمليات. سيعتمد مشروع SandboxAQ على التقدم المُحرز في سير عمل AQCat (المبني على 13.5 مليون عملية حسابية عالية الدقة في الكيمياء الكمومية، طُوّرت بالتعاون مع NVIDIA) لفحص المحفزات المرشحة بدقة تقارب دقة الكيمياء الكمومية، وبسرعة تفوق الطرق التقليدية بعشرين ألف مرة، وتقليص مدة تطوير المحفزات في التطبيقات التجارية. تتناول هذه الورقة البحثية الحديثة بعضًا من أعمال تطوير المحفزات.
تعتمد مصانع أشباه الموصلات الأمريكية بشكل أساسي على إمدادات المغناطيس الدائم التي تسيطر عليها جهات أجنبية. تسيطر الصين على أكثر من 90% من الإنتاج العالمي للمغناطيس الدائم المصنوع من النيوديميوم، وتُستخدم هذه المغناطيسات في كل آلة طباعة رقائق متطورة، ومضخة تفريغ، ومشغل دقيق يُستخدم في وضع رقائق السيليكون بدقة متناهية تفوق دقة الفيروس. ستستخدم شركة SandboxAQ تقنية ReAQT وتقنياتها الكمية المحدودة (LQMs) لفحص تركيبات المغناطيس التي تُزيل أو تُقلل بشكل كبير من الاعتماد على النيوديميوم وعناصر الأرض النادرة الثقيلة الأخرى، بسرعة ودقة لم تُضاهى من قبل، مستهدفةً تركيبات يُمكن تصنيعها باستخدام معدات الإنتاج الأمريكية الحالية، مما يُقلل من تكلفة رأس المال اللازمة للتسويق التجاري.
صُمم قانون CHIPS لإعادة بناء صناعة أشباه الموصلات المحلية. تتطلب مصانع تصنيع أشباه الموصلات طاقةً مستمرة، دقيقة التحكم، ومحلية. يمكن لاضطراب التيار الكهربائي الذي يستمر لبضع دقائق فقط أن يُجبر على إيقاف تشغيل الأدوات، ويُقلل من إنتاجية الرقائق، ويتسبب في توقفات مكلفة وغير مخطط لها. تعتمد معظم أنظمة الطاقة الاحتياطية في مصانع الرقائق على مواد البطاريات (الليثيوم، الكوبالت، والمواد الكيميائية الأولية الرئيسية) التي تتركز بشكل كبير في الخارج. ونتيجة لذلك، قد تؤدي صدمة جيوسياسية أو في سلسلة التوريد إلى تعطيل مصنع أشباه موصلات أمريكي. سيبني مشروع SandboxAQ على التقدم الذي أحرزته بالفعل عمليات AQVolt، وهو نموذج ذكاء اصطناعي رائد لكيمياء البطاريات. سيعمل هذا المجال البرنامجي على تطوير كيمياء بطاريات لا تعتمد على الليثيوم ومواد أخرى ذات نقاط اختناق خارجية.