У области производње полупроводника, традиционални модел производње великих размера са високим капиталним улагањима суочава се са потенцијалном револуцијом. Са предстојећом изложбом „CEATEC 2024“, Организација за промоцију производње минималних плочица представља потпуно нову методу производње полупроводника која користи ултрамалу опрему за производњу полупроводника за литографске процесе. Ова иновација доноси невиђене могућности за мала и средња предузећа (МСП) и стартапове. Овај чланак ће синтетизовати релевантне информације како би се истражила позадина, предности, изазови и потенцијални утицај технологије минималне производње плочица на индустрију полупроводника.
Производња полупроводника је индустрија која захтева високе капиталне и технолошки захтевне захтеве. Традиционално, производња полупроводника захтева велике фабрике и чисте собе за масовну производњу 12-инчних плочица. Капитална улагања за сваку велику фабрику плочица често достижу и до 2 билиона јена (приближно 120 милијарди RMB), што отежава малим и средњим предузећима и стартаповима улазак у ову област. Међутим, са појавом технологије минималне фабрике плочица, ова ситуација се мења.
Фабрике минималних плочица су иновативни системи за производњу полупроводника који користе плочице од 0,5 инча, што значајно смањује обим производње и капитална улагања у поређењу са традиционалним плочицама од 12 инча. Капитална улагања за ову производну опрему износе само око 500 милиона јена (приближно 23,8 милиона RMB), што омогућава малим и средњим предузећима и стартап предузећима да започну производњу полупроводника са мањим улагањима.
Порекло технологије минималне производње плочица може се пратити до истраживачког пројекта који је покренуо Национални институт за напредну индустријску науку и технологију (AIST) у Јапану 2008. године. Циљ овог пројекта био је стварање новог тренда у производњи полупроводника постизањем вишеваријантне производње у малим серијама. Иницијатива, коју је предводило јапанско Министарство економије, трговине и индустрије, обухватала је сарадњу између 140 јапанских компанија и организација на развоју нове генерације производних система, са циљем значајног смањења трошкова и техничких баријера, омогућавајући произвођачима аутомобила и кућних апарата да производе полупроводнике и сензоре који су им потребни.
**Предности технологије минималне производње плочица:**
1. **Значајно смањена капитална улагања:** Традиционалне велике фабрике плочица захтевају капитална улагања која прелазе стотине милијарди јена, док је циљна инвестиција за минималне фабрике плочица само 1/100 до 1/1000 тог износа. Пошто је сваки уређај мали, нема потребе за великим фабричким просторима или фотомаскама за формирање кола, што значајно смањује оперативне трошкове.
2. **Флексибилни и разноврсни модели производње:** Фабрике са минималним бројем плочица фокусирају се на производњу разноврсних производа у малим серијама. Овај модел производње омогућава малим и средњим предузећима и стартапима да брзо прилагоде производњу и производњу према својим потребама, задовољавајући тржишну потражњу за прилагођеним и разноврсним полупроводничким производима.
3. **Поједностављени производни процеси:** Производна опрема у фабрикама са минималним бројем плочица има исти облик и величину за све процесе, а контејнери за транспорт плочица (шатлови) су универзални за сваки корак. Пошто опрема и шатлови раде у чистом окружењу, нема потребе за одржавањем великих чистих просторија. Овај дизајн значајно смањује трошкове производње и сложеност захваљујући локализованој чистој технологији и поједностављеним производним процесима.
4. **Ниска потрошња енергије и коришћење енергије у домаћинствима:** Производна опрема у фабрикама са минималним бројем плочица такође има ниску потрошњу енергије и може да ради на стандардној кућној наизменичној струји од 100 V. Ова карактеристика омогућава да се ови уређаји користе у окружењима ван чистих соба, што додатно смањује потрошњу енергије и оперативне трошкове.
5. **Скраћени производни циклуси:** Производња полупроводника великих размера обично захтева дуго време чекања од поруџбине до испоруке, док фабрике са минималним бројем плочица могу постићи благовремену производњу потребне количине полупроводника у жељеном временском оквиру. Ова предност је посебно очигледна у областима као што је Интернет ствари (IoT), које захтевају мале, висококвалитетне полупроводничке производе.
**Демонстрација и примена технологије:**
На изложби „CEATEC 2024“, Организација за промоцију производње минималних полупроводника (Minimum Wafer Fab Promotion Organization) демонстрирала је процес литографије користећи ултрамалу опрему за производњу полупроводника. Током демонстрације, три машине су биле распоређене како би се представио процес литографије, који је укључивао наношење резистног премаза, експозицију и развијање. Контејнер за транспорт плочица (шатл) је држан у руци, стављен у опрему и активиран притиском на дугме. Након завршетка, шатл је подигнут и постављен на следећи уређај. Унутрашњи статус и напредак сваког уређаја приказани су на њиховим одговарајућим мониторима.
Када су ова три процеса завршена, плочица је прегледана под микроскопом, откривајући образац са речима „Срећан Ноћ вештица“ и илустрацијом бундеве. Ова демонстрација је не само показала изводљивост технологије минималне производње плочица, већ је истакла и њену флексибилност и високу прецизност.
Поред тога, неке компаније су почеле да експериментишу са технологијом минималне производње плочица. На пример, Јокогава Солушнс, подружница Јокогава Електрик Корпорејшн, лансирала је поједностављене и естетски пријатне производне машине, отприлике величине аутомата за продају пића, свака опремљена функцијама за чишћење, загревање и експозицију. Ове машине ефикасно чине производну линију за производњу полупроводника, а минимална површина потребна за производну линију „мини фабрике плочица“ је само величине два тениска терена, само 1% површине фабрике плочица од 12 инча.
Међутим, фабрике минималних плочица тренутно се боре да се такмиче са великим фабрикама полупроводника. Ултрафини дизајни кола, посебно у напредним процесним технологијама (као што је 7nm и мање), и даље се ослањају на напредну опрему и производне могућности великих размера. Процеси производње плочица од 0,5 инча у фабрикама минималних плочица су погоднији за производњу релативно једноставних уређаја, као што су сензори и MEMS.
Фабрике минималних плочица представљају веома перспективан нови модел за производњу полупроводника. Карактеришу их минијатуризација, ниска цена и флексибилност, а очекује се да ће пружити нове тржишне могућности за мала и средња предузећа и иновативне компаније. Предности фабрика минималних плочица су посебно очигледне у специфичним областима примене као што су Интернет ствари, сензори и MEMS.
У будућности, како технологија буде сазревала и даље се унапређивала, фабрике минималних плочица могле би постати важна снага у индустрији производње полупроводника. Оне не само да пружају малим предузећима могућности да уђу у ову област, већ могу и покренути промене у структури трошкова и моделима производње целе индустрије. Постизање овог циља захтеваће више напора у технологији, развоју талената и изградњи екосистема.
Дугорочно гледано, успешна промоција фабрика минималних плочица могла би имати дубок утицај на целу индустрију полупроводника, посебно у погледу диверзификације ланца снабдевања, флексибилности производног процеса и контроле трошкова. Широко распрострањена примена ове технологије помоћи ће у даљим иновацијама и напретку у глобалној индустрији полупроводника.
Време објаве: 14. октобар 2024.