Pusvadītāju ražošanas jomā tradicionālais liela mēroga, liela kapitāla investīciju ražošanas modelis saskaras ar potenciālu revolūciju. Gaidāmajā izstādē "CEATEC 2024" Minimum Wafer Fab Promotion Organization demonstrē pavisam jaunu pusvadītāju ražošanas metodi, kurā litogrāfijas procesos tiek izmantotas īpaši mazas pusvadītāju ražošanas iekārtas. Šis jauninājums maziem un vidējiem uzņēmumiem (MVU) un jaunizveidotiem uzņēmumiem sniedz vēl nepieredzētas iespējas. Šajā rakstā tiks apkopota atbilstošā informācija, lai izpētītu minimālās vafeļu fab tehnoloģijas pamatinformāciju, priekšrocības, izaicinājumus un iespējamo ietekmi uz pusvadītāju nozari.
Pusvadītāju ražošana ir ļoti kapitāla un tehnoloģiju ietilpīga nozare. Tradicionāli pusvadītāju ražošanai ir vajadzīgas lielas rūpnīcas un tīras telpas, lai masveidā ražotu 12 collu vafeles. Kapitāla ieguldījums katrā lielajā vafeļu gabalā bieži sasniedz 2 triljonus jenu (aptuveni 120 miljardus RMB), apgrūtinot MVU un jaunuzņēmumu ienākšanu šajā jomā. Tomēr līdz ar minimālo vafeļu izgatavošanas tehnoloģiju parādīšanos šī situācija mainās.
Minimālās vafeles ir novatoriskas pusvadītāju ražošanas sistēmas, kurās tiek izmantotas 0,5 collu vafeles, ievērojami samazinot ražošanas apjomu un kapitālieguldījumus salīdzinājumā ar tradicionālajām 12 collu vafelēm. Šīs ražošanas iekārtas kapitālieguldījums ir tikai aptuveni 500 miljoni jenu (aptuveni 23,8 miljoni RMB), kas ļauj MVU un jaunizveidotiem uzņēmumiem sākt pusvadītāju ražošanu ar mazākiem ieguldījumiem.
Minimālās vafeļu ražošanas tehnoloģijas pirmsākumi meklējami pētniecības projektā, ko Japānā 2008. gadā uzsāka Nacionālais progresīvās rūpniecības zinātnes un tehnoloģiju institūts (AIST). Šī projekta mērķis bija radīt jaunu tendenci pusvadītāju ražošanā, panākot daudzveidību. , mazo partiju ražošana. Japānas Ekonomikas, tirdzniecības un rūpniecības ministrijas vadītā iniciatīva ietvēra 140 Japānas uzņēmumu un organizāciju sadarbību, lai izstrādātu jaunas paaudzes ražošanas sistēmas ar mērķi ievērojami samazināt izmaksas un tehniskos šķēršļus, ļaujot automobiļu un sadzīves tehnikas ražotājiem ražot pusvadītājus. un tiem nepieciešamie sensori.
** Minimālās vafeļu auduma tehnoloģijas priekšrocības:**
1. **Ievērojami samazināts kapitālieguldījums:** tradicionālajām lielajām plāksnēm ir nepieciešami kapitālieguldījumi, kas pārsniedz simtiem miljardu jenu, savukārt mērķa investīcijas minimālajām vafeļu fabām ir tikai 1/100 līdz 1/1000 no šīs summas. Tā kā katra ierīce ir maza, ķēdes veidošanai nav vajadzīgas lielas rūpnīcas telpas vai fotomaskas, tādējādi ievērojami samazinot ekspluatācijas izmaksas.
2. **Elastīgi un daudzveidīgi ražošanas modeļi:** Minimālais vafeļu izstrādājumu skaits ir vērsts uz dažādu mazo sēriju produktu ražošanu. Šis ražošanas modelis ļauj MVU un jaunizveidotiem uzņēmumiem ātri pielāgot un ražot atbilstoši savām vajadzībām, apmierinot tirgus pieprasījumu pēc pielāgotiem un daudzveidīgiem pusvadītāju izstrādājumiem.
3. **Vienkāršoti ražošanas procesi:** minimālo vafeļu audumu ražošanas aprīkojumam ir vienāda forma un izmērs visiem procesiem, un vafeļu transportēšanas konteineri (shuttles) ir universāli katram posmam. Tā kā aprīkojums un atspoles darbojas tīrā vidē, nav nepieciešams uzturēt lielas tīras telpas. Šis dizains ievērojami samazina ražošanas izmaksas un sarežģītību, izmantojot lokalizētu tīru tehnoloģiju un vienkāršotus ražošanas procesus.
4. **Zems enerģijas patēriņš un mājsaimniecības elektroenerģijas patēriņš:** minimālo vafeļu materiālu ražošanas iekārtai ir arī zems enerģijas patēriņš, un tās var darboties ar standarta mājsaimniecības 100 V maiņstrāvas jaudu. Šis raksturlielums ļauj šīs ierīces izmantot vidē ārpus tīrām telpām, vēl vairāk samazinot enerģijas patēriņu un ekspluatācijas izmaksas.
5. **Saīsināti ražošanas cikli:** lielapjoma pusvadītāju ražošanai parasti ir nepieciešams ilgs gaidīšanas laiks no pasūtījuma līdz piegādei, savukārt minimālie vafeļu izstrādājumi var nodrošināt savlaicīgu vajadzīgo pusvadītāju daudzumu vēlamajā laika posmā. Šī priekšrocība ir īpaši pamanāma tādās jomās kā lietiskais internets (IoT), kur nepieciešami mazi, ļoti sajaukti pusvadītāju izstrādājumi.
**Tehnoloģiju demonstrēšana un pielietošana:**
Izstādē "CEATEC 2024" Minimum Wafer Fab Promotion Organization demonstrēja litogrāfijas procesu, izmantojot īpaši mazas pusvadītāju ražošanas iekārtas. Demonstrācijas laikā tika izvietotas trīs mašīnas, lai demonstrētu litogrāfijas procesu, kas ietvēra pretpārklājumu, ekspozīciju un izstrādi. Vafeļu transportēšanas konteiners (shuttle) tika turēts rokā, ievietots iekārtā un aktivizēts ar pogas nospiešanu. Pēc pabeigšanas maršruta autobuss tika pacelts un iestatīts uz nākamo ierīci. Katras ierīces iekšējais statuss un norise tika parādīta to attiecīgajos monitoros.
Kad šie trīs procesi bija pabeigti, vafele tika pārbaudīta zem mikroskopa, atklājot rakstu ar uzrakstu "Happy Halloween" un ķirbja ilustrāciju. Šī demonstrācija ne tikai demonstrēja minimālās vafeļu izgatavošanas tehnoloģijas iespējamību, bet arī izcēla tās elastību un augsto precizitāti.
Turklāt daži uzņēmumi ir sākuši eksperimentēt ar minimālo vafeļu izgatavošanas tehnoloģiju. Piemēram, Yokogawa Solutions, Yokogawa Electric Corporation meitasuzņēmums, ir laidis klajā racionalizētas un estētiski pievilcīgas ražošanas iekārtas, kas ir aptuveni dzērienu tirdzniecības automāta izmēra, un katra ir aprīkota ar tīrīšanas, sildīšanas un iedarbības funkcijām. Šīs iekārtas efektīvi veido pusvadītāju ražošanas līniju, un minimālā platība, kas nepieciešama "mini vafeļu fab" ražošanas līnijai, ir tikai divu tenisa kortu lielums, kas ir tikai 1% no 12 collu vafeļu ražošanas līnijas.
Tomēr minimālās vafeļu ražotnes pašlaik cīnās, lai konkurētu ar lielām pusvadītāju rūpnīcām. Īpaši smalkas shēmas konstrukcijas, jo īpaši progresīvās procesu tehnoloģijās (piemēram, 7 nm un zemākas), joprojām ir atkarīgas no uzlabotas iekārtas un liela mēroga ražošanas iespējām. Minimālo vafeļu 0,5 collu vafeļu procesi ir piemērotāki salīdzinoši vienkāršu ierīču, piemēram, sensoru un MEMS, ražošanai.
Minimālais vafeļu fabs ir ļoti daudzsološs jauns pusvadītāju ražošanas modelis. Sagaidāms, ka tos raksturo miniaturizācija, zemas izmaksas un elastība, un tie nodrošinās jaunas tirgus iespējas MVU un inovatīviem uzņēmumiem. Minimālo vafeļu materiālu priekšrocības ir īpaši acīmredzamas īpašās pielietojuma jomās, piemēram, IoT, sensori un MEMS.
Nākotnē, tehnoloģijai nobriestot un to tālāk virzot, minimālais vafeļu fabs varētu kļūt par nozīmīgu spēku pusvadītāju ražošanas nozarē. Tie ne tikai sniedz mazajiem uzņēmumiem iespējas ienākt šajā jomā, bet arī var izraisīt izmaiņas izmaksu struktūrā un ražošanas modeļos visā nozarē. Lai sasniegtu šo mērķi, būs jāpieliek lielākas pūles tehnoloģijās, talantu attīstībā un ekosistēmu veidošanā.
Ilgtermiņā veiksmīgai minimālo plāksnīšu ražošanas veicināšanai varētu būt liela ietekme uz visu pusvadītāju nozari, jo īpaši attiecībā uz piegādes ķēdes dažādošanu, ražošanas procesa elastību un izmaksu kontroli. Šīs tehnoloģijas plaši izplatītā pielietošana palīdzēs virzīt turpmākus jauninājumus un progresu pasaules pusvadītāju nozarē.
Izlikšanas laiks: 2024. gada 25. oktobris