Ειδήσεις της βιομηχανίας: το μικρότερο πλακίδιο στον κόσμο

Τα ελάχιστα πλακίδια FAB είναι καινοτόμα συστήματα παραγωγής ημιαγωγών που χρησιμοποιούν πλακίδια 0,5 ιντσών, μειώνοντας σημαντικά την κλίμακα παραγωγής και τις επενδύσεις κεφαλαίου σε σύγκριση με τις παραδοσιακές δισκότητες 12 ιντσών. Η επένδυση κεφαλαίου για αυτόν τον εξοπλισμό παραγωγής είναι μόνο περίπου 500 εκατομμύρια γιεν (περίπου 23,8 εκατομμύρια RMB), επιτρέποντας στις ΜΜΕ και τις νεοσύστατες επιχειρήσεις να ξεκινήσουν την κατασκευή ημιαγωγών με χαμηλότερη επένδυση.

Η προέλευση της ελάχιστης τεχνολογίας Wafer Fab μπορεί να ανιχνευθεί σε ένα ερευνητικό πρόγραμμα που ξεκίνησε από το Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένων Βιομηχανικών Επιστημών και Τεχνολογίας (AIST) στην Ιαπωνία το 2008. Η πρωτοβουλία, με επικεφαλής το Υπουργείο Οικονομίας, Εμπορίου και Βιομηχανίας της Ιαπωνίας, αφορούσε συνεργασία μεταξύ 140 ιαπωνικών εταιρειών και οργανισμών για την ανάπτυξη μιας νέας γενιάς συστημάτων παραγωγής, με στόχο τη μείωση σημαντικά το κόστος και τα τεχνικά εμπόδια, επιτρέποντας στους κατασκευαστές αυτοκινήτων και οικιακών συσκευών να παράγουν τους ημιαγωγούς και τους αισθητήρες που χρειάζονται.

** Πλεονεκτήματα της ελάχιστης τεχνολογίας Fab: **

1. ** Σημαντικά μειωμένη επένδυση κεφαλαίου: ** Τα παραδοσιακά μεγάλα πλακίδια απαιτούν κεφαλαιουχικές επενδύσεις που υπερβαίνουν εκατοντάδες δισεκατομμύρια γιεν, ενώ η επένδυση στόχου για ελάχιστες πλακίδια είναι μόνο 1/100 έως 1/1000 αυτού του ποσού. Δεδομένου ότι κάθε συσκευή είναι μικρή, δεν υπάρχει ανάγκη για μεγάλους εργοστασιακούς χώρους ή φωτομερούς για σχηματισμό κυκλωμάτων, μειώνοντας σημαντικά το λειτουργικό κόστος.

2. ** Ευέλικτα και ποικίλα μοντέλα παραγωγής: ** Το ελάχιστο πτερύγιο Fabs επικεντρώνεται στην κατασκευή μιας ποικιλίας προϊόντων μικρής παρτίδας. Αυτό το μοντέλο παραγωγής επιτρέπει στις ΜΜΕ και τις νεοσύστατες επιχειρήσεις να προσαρμόσουν και να παράγουν γρήγορα και να παράγουν ανάλογα με τις ανάγκες τους, ικανοποιώντας τη ζήτηση αγοράς για προσαρμοσμένα και ποικίλα προϊόντα ημιαγωγών.

3. ** Απλοποιημένες διαδικασίες παραγωγής: ** Ο εξοπλισμός παραγωγής στο ελάχιστο δίσκο Fabs έχει το ίδιο σχήμα και μέγεθος για όλες τις διαδικασίες και τα δοχεία μεταφοράς πλακιδίων (λεωφορείες) είναι καθολικά για κάθε βήμα. Δεδομένου ότι ο εξοπλισμός και τα λεωφορεία λειτουργούν σε ένα καθαρό περιβάλλον, δεν χρειάζεται να διατηρηθούν μεγάλα καθαρά δωμάτια. Αυτός ο σχεδιασμός μειώνει σημαντικά το κόστος κατασκευής και την πολυπλοκότητα μέσω της τοπικής καθαρής τεχνολογίας και των απλοποιημένων διαδικασιών παραγωγής.

4. ** Η κατανάλωση χαμηλής ενέργειας και η χρήση του οικιακού εξοπλισμού: ** Ο εξοπλισμός παραγωγής σε ελάχιστες πλακιδίων FAB διαθέτει επίσης χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και μπορεί να λειτουργήσει σε τυποποιημένη ισχύ AC100V οικιακής χρήσης. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει σε αυτές τις συσκευές να χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα εκτός των καθαρών δωματίων, μειώνοντας περαιτέρω την κατανάλωση ενέργειας και το λειτουργικό κόστος.

5. ** Οι συντομευμένοι κύκλοι παραγωγής: ** Η παραγωγή ημιαγωγών μεγάλης κλίμακας απαιτεί συνήθως μεγάλο χρόνο αναμονής από την παραγγελία μέχρι την παράδοση, ενώ τα ελάχιστα πλακίδια μπορούν να επιτύχουν έγκαιρη παραγωγή της απαιτούμενης ποσότητας ημιαγωγών στο επιθυμητό χρονικό πλαίσιο. Αυτό το πλεονέκτημα είναι ιδιαίτερα εμφανές σε τομείς όπως το Διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT), τα οποία απαιτούν μικρά προϊόντα ημιαγωγών υψηλού μεγέθους.

** Επίδειξη και εφαρμογή της τεχνολογίας: **

Στην έκθεση "CEATEC 2024", ο ελάχιστος οργανισμός προώθησης FAB FAB έδειξε τη διαδικασία λιθογραφίας χρησιμοποιώντας εξοπλισμό παραγωγής ημιαγωγών εξαιρετικά μικρών. Κατά τη διάρκεια της επίδειξης, τρία μηχανήματα διατάχθηκαν για να παρουσιάσουν τη διαδικασία λιθογραφίας, η οποία περιελάμβανε την αντοχή στην επικάλυψη, την έκθεση και την ανάπτυξη. Το δοχείο μεταφοράς πλακιδίων (λεωφορείο) κρατήθηκε στο χέρι, τοποθετήθηκε στον εξοπλισμό και ενεργοποιήθηκε με το πάτημα ενός κουμπιού. Μετά την ολοκλήρωση, το λεωφορείο λήφθηκε και τοποθετήθηκε στην επόμενη συσκευή. Η εσωτερική κατάσταση και η πρόοδος κάθε συσκευής εμφανίστηκαν στις αντίστοιχες οθόνες τους.

Μόλις ολοκληρωθούν αυτές οι τρεις διαδικασίες, το δίσκο επιθεωρήθηκε με μικροσκόπιο, αποκαλύπτοντας ένα μοτίβο με τις λέξεις "Happy Halloween" και μια απεικόνιση κολοκύθας. Αυτή η επίδειξη όχι μόνο παρουσίασε τη σκοπιμότητα της ελάχιστης τεχνολογίας Wafer Fab, αλλά επίσης υπογράμμισε την ευελιξία και την υψηλή ακρίβειά της.

Επιπλέον, ορισμένες εταιρείες έχουν αρχίσει να πειραματίζονται με την ελάχιστη τεχνολογία Wafer Fab. Για παράδειγμα, η Yokogawa Solutions, θυγατρική της Yokogawa Electric Corporation, ξεκίνησε εξορθολογισμένες και αισθητικά ευχάριστες μηχανές παραγωγής, περίπου το μέγεθος μιας μηχανής αυτόματης πώλησης ποτών, το καθένα εξοπλισμένο με λειτουργίες για καθαρισμό, θέρμανση και έκθεση. Αυτά τα μηχανήματα σχηματίζουν αποτελεσματικά μια γραμμή παραγωγής παραγωγής ημιαγωγών και η ελάχιστη περιοχή που απαιτείται για μια γραμμή παραγωγής "Mini Wafer Fab" είναι μόνο το μέγεθος των δύο γηπέδων τένις, μόνο το 1% της έκτασης ενός πλακιδίου 12 ιντσών.

Ωστόσο, το ελάχιστο πλακίδιο fabs αγωνίζονται επί του παρόντος να ανταγωνιστούν με μεγάλα εργοστάσια ημιαγωγών. Τα εξαιρετικά λεπτά σχέδια κυκλώματος, ειδικά σε προηγμένες τεχνολογίες διεργασιών (όπως 7nm και κάτω), εξακολουθούν να βασίζονται σε προχωρημένους εξοπλισμούς και μεγάλης κλίμακας δυνατότητες παραγωγής. Οι διαδικασίες πλακιδίων των 0,5 ιντσών των ελάχιστων πλακιδίων είναι πιο κατάλληλες για την κατασκευή σχετικά απλών συσκευών, όπως αισθητήρες και MEMS.

Το ελάχιστο πλακίδιο FAB αντιπροσωπεύει ένα πολύ ελπιδοφόρο νέο μοντέλο για την κατασκευή ημιαγωγών. Χαρακτηρίζεται από τη μικροσκοπική, χαμηλό κόστος και ευελιξία, αναμένεται να παρέχουν νέες ευκαιρίες αγοράς για τις ΜΜΕ και τις καινοτόμες εταιρείες. Τα πλεονεκτήματα των ελάχιστων πλακιδίων είναι ιδιαίτερα εμφανή σε συγκεκριμένους τομείς εφαρμογών όπως το IoT, οι αισθητήρες και το MEMS.

Στο μέλλον, καθώς η τεχνολογία ωριμάζει και προωθείται περαιτέρω, τα ελάχιστα πλακίδια θα μπορούσαν να γίνουν μια σημαντική δύναμη στην βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών. Δεν παρέχουν μόνο στις μικρές επιχειρήσεις ευκαιρίες να εισέλθουν σε αυτόν τον τομέα, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε αλλαγές στη δομή του κόστους και τα μοντέλα παραγωγής ολόκληρης της βιομηχανίας. Η επίτευξη αυτού του στόχου θα απαιτήσει περισσότερες προσπάθειες στην τεχνολογία, την ανάπτυξη ταλέντων και την οικοδόμηση οικοσυστήματος.

Μακροπρόθεσμα, η επιτυχής προώθηση των ελάχιστων πλακιδίων θα μπορούσε να έχει βαθιές επιπτώσεις σε ολόκληρη τη βιομηχανία ημιαγωγών, ιδιαίτερα όσον αφορά τη διαφοροποίηση της αλυσίδας εφοδιασμού, την ευελιξία της διαδικασίας κατασκευής και τον έλεγχο του κόστους. Η ευρεία εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας θα βοηθήσει στην περαιτέρω καινοτομία και την πρόοδο στην παγκόσμια βιομηχανία ημιαγωγών.