Στον τομέα της κατασκευής ημιαγωγών, το παραδοσιακό μοντέλο παραγωγής μεγάλης κλίμακας επενδύσεων υψηλού κεφαλαίου αντιμετωπίζει μια πιθανή επανάσταση. Με την επερχόμενη έκθεση «CEATEC 2024», ο Οργανισμός Προώθησης Minimum Wafer Fab παρουσιάζει μια ολοκαίνουργια μέθοδο κατασκευής ημιαγωγών που χρησιμοποιεί εξαιρετικά μικρό εξοπλισμό κατασκευής ημιαγωγών για διαδικασίες λιθογραφίας. Αυτή η καινοτομία φέρνει άνευ προηγουμένου ευκαιρίες για μικρές και μεσαίες επιχειρήσεις (ΜΜΕ) και νεοφυείς επιχειρήσεις. Αυτό το άρθρο θα συνθέσει σχετικές πληροφορίες για να διερευνήσει το υπόβαθρο, τα πλεονεκτήματα, τις προκλήσεις και τον πιθανό αντίκτυπο της τεχνολογίας ελάχιστων σκευασμάτων πλακιδίων στη βιομηχανία ημιαγωγών.
Η κατασκευή ημιαγωγών είναι μια βιομηχανία υψηλής έντασης κεφαλαίου και τεχνολογίας. Παραδοσιακά, η κατασκευή ημιαγωγών απαιτεί μεγάλα εργοστάσια και καθαρά δωμάτια για τη μαζική παραγωγή γκοφρετών 12 ιντσών. Η επένδυση κεφαλαίου για κάθε μεγάλη φάμπρ γκοφρέτα συχνά φτάνει τα 2 τρισεκατομμύρια γιεν (περίπου 120 δισεκατομμύρια RMB), δυσκολεύοντας τις ΜΜΕ και τις νεοφυείς επιχειρήσεις να εισέλθουν σε αυτόν τον τομέα. Ωστόσο, με την εμφάνιση της τεχνολογίας minimal wafer fab, αυτή η κατάσταση αλλάζει.
Οι ελάχιστες γκοφρέτες είναι καινοτόμα συστήματα κατασκευής ημιαγωγών που χρησιμοποιούν γκοφρέτες 0,5 ιντσών, μειώνοντας σημαντικά την κλίμακα παραγωγής και τις επενδύσεις κεφαλαίου σε σύγκριση με τις παραδοσιακές γκοφρέτες 12 ιντσών. Η επένδυση κεφαλαίου για αυτόν τον κατασκευαστικό εξοπλισμό είναι μόνο περίπου 500 εκατομμύρια γιεν (περίπου 23,8 εκατομμύρια RMB), επιτρέποντας στις ΜΜΕ και τις νεοφυείς επιχειρήσεις να ξεκινήσουν την κατασκευή ημιαγωγών με χαμηλότερη επένδυση.
Η προέλευση της τεχνολογίας minimal wafer fab μπορεί να αναχθεί σε ένα ερευνητικό πρόγραμμα που ξεκίνησε από το Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένης Βιομηχανικής Επιστήμης και Τεχνολογίας (AIST) στην Ιαπωνία το 2008. Αυτό το έργο είχε στόχο να δημιουργήσει μια νέα τάση στην κατασκευή ημιαγωγών με την επίτευξη πολλαπλών ποικιλιών , παραγωγή σε μικρές παρτίδες. Η πρωτοβουλία, υπό την ηγεσία του Υπουργείου Οικονομίας, Εμπορίου και Βιομηχανίας της Ιαπωνίας, αφορούσε τη συνεργασία μεταξύ 140 ιαπωνικών εταιρειών και οργανισμών για την ανάπτυξη μιας νέας γενιάς συστημάτων παραγωγής, με στόχο τη σημαντική μείωση του κόστους και των τεχνικών φραγμών, επιτρέποντας στους κατασκευαστές αυτοκινήτων και οικιακών συσκευών να παράγουν τους ημιαγωγούς. και αισθητήρες που χρειάζονται.
**Πλεονεκτήματα της τεχνολογίας Minimum Wafer Fab:**
1. **Σημαντικά μειωμένες επενδύσεις κεφαλαίου:** Οι παραδοσιακές μεγάλες γκοφρέτες απαιτούν επενδύσεις κεφαλαίου που υπερβαίνουν τα εκατοντάδες δισεκατομμύρια γιεν, ενώ η επένδυση-στόχος για τις ελάχιστες fabs γκοφρέτας είναι μόνο το 1/100 έως το 1/1000 αυτού του ποσού. Δεδομένου ότι κάθε συσκευή είναι μικρή, δεν υπάρχει ανάγκη για μεγάλους εργοστασιακούς χώρους ή φωτομάσκες για το σχηματισμό κυκλώματος, μειώνοντας σημαντικά το λειτουργικό κόστος.
2. **Εύκαμπτα και διαφορετικά μοντέλα παραγωγής:** Οι ελάχιστες fabs γκοφρέτας επικεντρώνονται στην κατασκευή μιας ποικιλίας προϊόντων μικρών παρτίδων. Αυτό το μοντέλο παραγωγής επιτρέπει στις ΜΜΕ και τις νεοφυείς επιχειρήσεις να προσαρμόζουν γρήγορα και να παράγουν σύμφωνα με τις ανάγκες τους, καλύπτοντας τη ζήτηση της αγοράς για προσαρμοσμένα και διαφορετικά προϊόντα ημιαγωγών.
3. **Απλοποιημένες διαδικασίες παραγωγής:** Ο εξοπλισμός κατασκευής σε ελάχιστες γκοφρέτες έχει το ίδιο σχήμα και μέγεθος για όλες τις διεργασίες και τα δοχεία μεταφοράς γκοφρέτας (σαΐτες) είναι καθολικά για κάθε βήμα. Δεδομένου ότι ο εξοπλισμός και τα λεωφορεία λειτουργούν σε καθαρό περιβάλλον, δεν χρειάζεται να διατηρούνται μεγάλα καθαρά δωμάτια. Αυτός ο σχεδιασμός μειώνει σημαντικά το κόστος κατασκευής και την πολυπλοκότητα μέσω τοπικής καθαρής τεχνολογίας και απλουστευμένων διαδικασιών παραγωγής.
4. **Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και χρήση οικιακής ισχύος:** Ο εξοπλισμός κατασκευής στα ελάχιστα fabs γκοφρέτας διαθέτει επίσης χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και μπορεί να λειτουργήσει με τυπική οικιακή ισχύ AC100V. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει σε αυτές τις συσκευές να χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα εκτός καθαρών δωματίων, μειώνοντας περαιτέρω την κατανάλωση ενέργειας και το λειτουργικό κόστος.
5. **Συντομευμένοι κύκλοι κατασκευής:** Η μεγάλης κλίμακας κατασκευή ημιαγωγών απαιτεί συνήθως μεγάλο χρόνο αναμονής από την παραγγελία έως την παράδοση, ενώ οι ελάχιστες fabs γκοφρέτες μπορούν να επιτύχουν την έγκαιρη παραγωγή της απαιτούμενης ποσότητας ημιαγωγών εντός του επιθυμητού χρονικού πλαισίου. Αυτό το πλεονέκτημα είναι ιδιαίτερα εμφανές σε τομείς όπως το Internet of Things (IoT), που απαιτούν μικρά προϊόντα ημιαγωγών υψηλής ανάμειξης.
**Επίδειξη και Εφαρμογή Τεχνολογίας:**
Στην έκθεση «CEATEC 2024», ο Οργανισμός Προώθησης Minimum Wafer Fab παρουσίασε τη διαδικασία λιθογραφίας χρησιμοποιώντας εξαιρετικά μικρό εξοπλισμό κατασκευής ημιαγωγών. Κατά τη διάρκεια της επίδειξης, οργανώθηκαν τρία μηχανήματα για να παρουσιάσουν τη διαδικασία λιθογραφίας, η οποία περιελάμβανε επίστρωση αντίστασης, έκθεση και ανάπτυξη. Το δοχείο μεταφοράς γκοφρέτας (σαΐτα) κρατήθηκε στο χέρι, τοποθετήθηκε στον εξοπλισμό και ενεργοποιήθηκε με το πάτημα ενός κουμπιού. Μετά την ολοκλήρωση, το λεωφορείο παραλήφθηκε και τοποθετήθηκε στην επόμενη συσκευή. Η εσωτερική κατάσταση και η πρόοδος κάθε συσκευής εμφανίζονταν στις αντίστοιχες οθόνες της.
Μόλις ολοκληρώθηκαν αυτές οι τρεις διαδικασίες, η γκοφρέτα επιθεωρήθηκε με μικροσκόπιο, αποκαλύπτοντας ένα μοτίβο με τις λέξεις "Happy Halloween" και μια εικόνα κολοκύθας. Αυτή η επίδειξη όχι μόνο παρουσίασε τη σκοπιμότητα της τεχνολογίας ελάχιστης βαφρέτας, αλλά τόνισε επίσης την ευελιξία και την υψηλή ακρίβεια.
Επιπρόσθετα, ορισμένες εταιρείες έχουν αρχίσει να πειραματίζονται με την τεχνολογία ελάχιστων γκοφρετών. Για παράδειγμα, η Yokogawa Solutions, θυγατρική της Yokogawa Electric Corporation, έχει λανσάρει βελτιωμένες και αισθητικά ευχάριστες μηχανές κατασκευής, μεγέθους περίπου ενός μηχανήματος αυτόματης πώλησης ποτών, καθεμία εξοπλισμένη με λειτουργίες καθαρισμού, θέρμανσης και έκθεσης. Αυτά τα μηχανήματα αποτελούν ουσιαστικά μια γραμμή παραγωγής ημιαγωγών και η ελάχιστη επιφάνεια που απαιτείται για μια γραμμή παραγωγής "mini wafer fab" είναι μόνο το μέγεθος δύο γηπέδων τένις, μόλις το 1% της επιφάνειας ενός fab γκοφρέτας 12 ιντσών.
Ωστόσο, τα ελάχιστα εργοστάσια γκοφρέτας δυσκολεύονται επί του παρόντος να ανταγωνιστούν τα μεγάλα εργοστάσια ημιαγωγών. Τα εξαιρετικά λεπτά σχέδια κυκλωμάτων, ειδικά σε προηγμένες τεχνολογίες διεργασιών (όπως 7 nm και κάτω), εξακολουθούν να βασίζονται σε προηγμένο εξοπλισμό και σε μεγάλης κλίμακας κατασκευαστικές δυνατότητες. Οι διεργασίες γκοφρέτας 0,5 ιντσών των ελάχιστων fabs πλακιδίων είναι πιο κατάλληλες για την κατασκευή σχετικά απλών συσκευών, όπως αισθητήρων και MEMS.
Τα ελάχιστα fabs γκοφρέτας αντιπροσωπεύουν ένα πολλά υποσχόμενο νέο μοντέλο για την κατασκευή ημιαγωγών. Χαρακτηρίζονται από μικρογραφία, χαμηλό κόστος και ευελιξία, αναμένεται να παρέχουν νέες ευκαιρίες στην αγορά για τις ΜΜΕ και τις καινοτόμες εταιρείες. Τα πλεονεκτήματα των ελάχιστων fabs γκοφρέτας είναι ιδιαίτερα εμφανή σε συγκεκριμένους τομείς εφαρμογής όπως το IoT, οι αισθητήρες και το MEMS.
Στο μέλλον, καθώς η τεχνολογία ωριμάζει και προωθείται περαιτέρω, τα ελάχιστα fabs γκοφρέτας θα μπορούσαν να γίνουν σημαντική δύναμη στη βιομηχανία κατασκευής ημιαγωγών. Όχι μόνο παρέχουν στις μικρές επιχειρήσεις ευκαιρίες να εισέλθουν σε αυτόν τον τομέα, αλλά μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε αλλαγές στη δομή του κόστους και στα μοντέλα παραγωγής ολόκληρου του κλάδου. Η επίτευξη αυτού του στόχου θα απαιτήσει περισσότερες προσπάθειες στην τεχνολογία, την ανάπτυξη ταλέντων και τη δημιουργία οικοσυστημάτων.
Μακροπρόθεσμα, η επιτυχής προώθηση των ελάχιστων fabs γκοφρέτας θα μπορούσε να έχει βαθύ αντίκτυπο σε ολόκληρη τη βιομηχανία ημιαγωγών, ιδιαίτερα όσον αφορά τη διαφοροποίηση της αλυσίδας εφοδιασμού, την ευελιξία της διαδικασίας παραγωγής και τον έλεγχο του κόστους. Η ευρεία εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας θα συμβάλει στην προώθηση περαιτέρω καινοτομίας και προόδου στην παγκόσμια βιομηχανία ημιαγωγών.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-25-2024