У области производње полупроводника, традиционални модел производње великих инвестиција са великим капиталом суочава се са потенцијалном револуцијом. Са предстојећом изложбом "ЦЕАТЕЦ 2024", Организација за промоцију минималних плочица представља потпуно нову методу производње полупроводника која користи ултра-малу опрему за производњу полупроводника за процесе литографије. Ова иновација доноси могућности без преседана за мала и средња предузећа (МСП) и стартапове. Овај чланак ће синтетизовати релевантне информације за истраживање позадине, предности, изазова и потенцијалног утицаја минималне технологије вафер фаб на индустрију полупроводника.
Производња полупроводника је високо капитално и технолошки интензивна индустрија. Традиционално, производња полупроводника захтева велике фабрике и чисте просторије за масовну производњу 12-инчних плочица. Капитална улагања за сваку велику фабрику плочица често достижу и до 2 трилиона јена (приближно 120 милијарди РМБ), што отежава малим и средњим предузећима и почетницима да уђу у ову област. Међутим, са појавом минималне вафер фаб технологије, ова ситуација се мења.
Минималне вафер фабс су иновативни системи за производњу полупроводника који користе плочице од 0,5 инча, значајно смањујући обим производње и капиталне инвестиције у поређењу са традиционалним плочицама од 12 инча. Капитална инвестиција за ову производну опрему је само око 500 милиона јена (приближно 23,8 милиона РМБ), што омогућава малим и средњим предузећима и стартап компанијама да започну производњу полупроводника уз мање инвестиције.
Порекло технологије производње минималних плочица може се пратити уназад до истраживачког пројекта који је покренуо Национални институт за напредну индустријску науку и технологију (АИСТ) у Јапану 2008. године. Овај пројекат је имао за циљ да створи нови тренд у производњи полупроводника постизањем вишеструких варијанти. , малосеријска производња. Иницијатива, коју је предводило јапанско Министарство економије, трговине и индустрије, укључивала је сарадњу између 140 јапанских компанија и организација на развоју нове генерације производних система, са циљем да се значајно смање трошкови и техничке баријере, омогућавајући произвођачима аутомобила и кућних апарата да производе полупроводнике. и сензори који су им потребни.
**Предности минималне вафер Фаб технологије:**
1. **Значајно смањена капитална улагања:** Традиционалне велике фабрике вафла захтевају капитална улагања која прелазе стотине милијарди јена, док је циљна инвестиција за минималне фабрике вафла 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:** Минимална фабрика за плочице се фокусира на производњу разних малих серија производа. Овај производни модел омогућава малим и средњим предузећима и стартап компанијама да брзо прилагоде и производе у складу са својим потребама, задовољавајући потражњу тржишта за прилагођеним и разноврсним полупроводничким производима.
3. **Поједностављени производни процеси:** Опрема за производњу у минималним фабрикама вафла има исти облик и величину за све процесе, а контејнери за транспорт вафла (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 кроз локализовану чисту технологију и поједностављене производне процесе.
4. **Мала потрошња енергије и потрошња енергије у домаћинству:** Производна опрема у фабрикама са минималним плочицама такође има ниску потрошњу енергије и може да ради на стандардном напајању од 100В за домаћинство. Ова карактеристика омогућава да се ови уређаји користе у окружењима ван чистих просторија, додатно смањујући потрошњу енергије и оперативне трошкове.
5. **Скраћени производни циклуси:** Производња полупроводника великих размера обично захтева дуго време чекања од поруџбине до испоруке, док минимална фабрика плочица може да постигне правовремену производњу потребне количине полупроводника у жељеном временском оквиру. Ова предност је посебно очигледна у областима попут Интернета ствари (ИоТ), које захтевају мале полупроводничке производе високе мешавине.
**Демонстрација и примена технологије:**
На изложби "ЦЕАТЕЦ 2024", Организација за промоцију минималних плочица демонстрирала је процес литографије коришћењем опреме за производњу ултра-малих полупроводника. Током демонстрације, три машине су распоређене да прикажу процес литографије, који је укључивао премаз отпорности, експозицију и развој. Контејнер за транспорт вафла (шатл) је држан у руци, стављен у опрему и активиран притиском на дугме. Након завршетка, шатл је подигнут и постављен на следећи уређај. Интерни статус и напредак сваког уређаја приказани су на њиховим мониторима.
Када су ова три процеса завршена, обланда је прегледана под микроскопом, откривајући образац са речима „Срећна Ноћ вештица“ и илустрацијом бундеве. Ова демонстрација не само да је показала изводљивост минималне технологије вафер фаб, већ је истакла и њену флексибилност и високу прецизност.
Поред тога, неке компаније су почеле да експериментишу са минималном технологијом вафер фаб. На пример, Иокогава Солутионс, подружница Иокогава Елецтриц Цорпоратион, лансирала је модернизоване и естетски угодне производне машине, отприлике величине машине за продају пића, од којих је свака опремљена функцијама за чишћење, грејање и излагање. Ове машине ефективно формирају производну линију за производњу полупроводника, а минимална површина потребна за производну линију „мини вафер фаб“ је само величина два тениска терена, само 1% површине 12-инчног вафер фаб-а.
Међутим, фабрике минималних плочица тренутно се боре да се такмиче са великим фабрикама полупроводника. Ултра-фини дизајни кола, посебно у напредним процесним технологијама (као што су 7нм и ниже), и даље се ослањају на напредну опрему и производне могућности великих размера. 0,5-инчни вафер процеси минималних вафер фабс су погоднији за производњу релативно једноставних уређаја, као што су сензори и МЕМС.
Минимални вафер фабс представљају веома обећавајући нови модел за производњу полупроводника. Одликује их минијатуризација, ниска цена и флексибилност, од њих се очекује да пруже нове тржишне могућности за МСП и иновативне компаније. Предности минималних вафер фаб-а су посебно очигледне у специфичним областима примене као што су ИоТ, сензори и МЕМС.
У будућности, како технологија буде сазревала и даље промовисана, фабрике минималних плочица могле би постати важна сила у индустрији производње полупроводника. Они не само да пружају малим предузећима могућност да уђу у ову област, већ могу и да подстакну промене у структури трошкова и моделима производње целе индустрије. За постизање овог циља биће потребно више напора у технологији, развоју талената и изградњи екосистема.
Дугорочно гледано, успешна промоција фабрика минималних плочица могла би да има дубок утицај на целу индустрију полупроводника, посебно у смислу диверсификације ланца снабдевања, флексибилности производног процеса и контроле трошкова. Широка примена ове технологије ће помоћи даљим иновацијама и напретку у глобалној индустрији полупроводника.
Време поста: 25.10.2024