Puslaidininkių gamybos srityje tradicinis didelio masto, didelio kapitalo investicijų gamybos modelis susiduria su potencialia revoliucija. Artėjančioje parodoje „CEATEC 2024“ Minimum Wafer Fab Promotion Organization pristato visiškai naują puslaidininkių gamybos metodą, kuriame litografijos procesams naudojama itin maža puslaidininkių gamybos įranga. Ši naujovė suteikia precedento neturinčias galimybes mažoms ir vidutinėms įmonėms (MVĮ) ir startuoliams. Šiame straipsnyje bus apibendrinta svarbi informacija, siekiant ištirti minimalių plokštelių fab technologijos pagrindą, pranašumus, iššūkius ir galimą poveikį puslaidininkių pramonei.
Puslaidininkių gamyba yra daug kapitalo ir technologijų imli pramonė. Tradiciškai puslaidininkių gamybai reikia didelių gamyklų ir švarių patalpų, kad būtų galima masiškai gaminti 12 colių plokšteles. Kapitalo investicijos į kiekvieną didelę plokštelių gamyklą dažnai siekia iki 2 trilijonų jenų (apie 120 mlrd. RMB), todėl MVĮ ir pradedančiosioms įmonėms sunku patekti į šią sritį. Tačiau, atsiradus minimalių vaflių fab technologijai, ši situacija keičiasi.
Minimalios plokštelės yra naujoviškos puslaidininkių gamybos sistemos, kuriose naudojamos 0,5 colio plokštelės, kurios žymiai sumažina gamybos mastą ir kapitalo investicijas, palyginti su tradicinėmis 12 colių plokštelėmis. Kapitalo investicijos į šią gamybos įrangą yra tik apie 500 milijonų jenų (apie 23,8 milijono RMB), todėl MVĮ ir naujos įmonės gali pradėti puslaidininkių gamybą su mažesnėmis investicijomis.
Minimalios plokštelės fab technologijos ištakas galima atsekti iki mokslinių tyrimų projekto, kurį 2008 m. inicijavo Japonijos Nacionalinis pažangiųjų pramonės mokslų ir technologijų institutas (AIST). Šiuo projektu buvo siekiama sukurti naują puslaidininkių gamybos tendenciją, sukuriant įvairią įvairovę. , mažų partijų gamyba. Iniciatyva, kuriai vadovavo Japonijos ekonomikos, prekybos ir pramonės ministerija, apėmė 140 Japonijos įmonių ir organizacijų bendradarbiavimą kuriant naujos kartos gamybos sistemas, kuriomis siekiama žymiai sumažinti išlaidas ir technines kliūtis, leidžiančias automobilių ir buitinės technikos gamintojams gaminti puslaidininkius. ir jiems reikalingus jutiklius.
**Minimum Wafer Fab technologijos privalumai:**
1. **Žymiai sumažintos kapitalo investicijos:** tradicinėms didelėms plokštelėms reikalingos kapitalo investicijos, viršijančios šimtus milijardų jenų, o tikslinė investicija į minimalius vaflių gaminius sudaro tik 1/100–1/1000 šios sumos. Kadangi kiekvienas įrenginys yra mažas, grandinėms formuoti nereikia didelių gamyklinių patalpų ar fotokaukių, o tai labai sumažina eksploatavimo išlaidas.
2. **Lankstūs ir įvairūs gamybos modeliai:** Minimalūs vaflių gaminiai skirti įvairių mažų partijų gaminių gamybai. Šis gamybos modelis leidžia MVĮ ir startuoliams greitai pritaikyti ir gaminti pagal savo poreikius, tenkinant pritaikytų ir įvairių puslaidininkinių gaminių rinkos poreikį.
3. **Supaprastinti gamybos procesai:** Minimalių plokštelių gamybos įranga yra vienodos formos ir dydžio visiems procesams, o plokštelių transportavimo konteineriai (vežėjai) yra universalūs kiekvienam etapui. Kadangi įranga ir maršrutiniai autobusai veikia švarioje aplinkoje, nereikia prižiūrėti didelių švarių patalpų. Šis dizainas žymiai sumažina gamybos sąnaudas ir sudėtingumą dėl vietinės švarios technologijos ir supaprastintų gamybos procesų.
4. **Mažas energijos suvartojimas ir elektros energijos naudojimas buityje:** Minimalių plokščių plokščių gamybos įranga taip pat pasižymi mažu energijos suvartojimu ir gali veikti standartine buitine 100 V kintamosios srovės galia. Ši savybė leidžia šiuos įrenginius naudoti ne švariose patalpose, taip dar labiau sumažinant energijos sąnaudas ir eksploatacines išlaidas.
5. **Sutrumpinti gamybos ciklai:** didelio masto puslaidininkių gamybai paprastai reikia ilgai laukti nuo užsakymo iki pristatymo, o minimalūs plokštelių gaminiai gali laiku pagaminti reikiamą puslaidininkių kiekį per norimą laikotarpį. Šis pranašumas ypač akivaizdus tokiose srityse kaip daiktų internetas (IoT), kurioms reikalingi maži, didelio mišinio puslaidininkiniai produktai.
**Technologijos demonstravimas ir taikymas:**
„CEATEC 2024“ parodoje Minimum Wafer Fab Promotion Organization demonstravo litografijos procesą naudojant itin mažą puslaidininkių gamybos įrangą. Demonstracijos metu buvo sumontuotos trys mašinos, skirtos parodyti litografijos procesą, kuris apėmė atsparų dengimą, ekspoziciją ir plėtrą. Vaflių transportavimo konteineris (vežėjas) buvo laikomas rankoje, įdėtas į įrangą ir aktyvuojamas mygtuko paspaudimu. Pabaigus, šaudykla buvo paimta ir nustatyta kitame įrenginyje. Kiekvieno įrenginio vidinė būsena ir eiga buvo rodomi atitinkamuose monitoriuose.
Kai šie trys procesai buvo baigti, vaflė buvo apžiūrėta mikroskopu, atskleidžiant raštą su užrašu „Happy Halloween“ ir moliūgo iliustraciją. Ši demonstracija ne tik pademonstravo minimalios plokštelių gamybos technologijos galimybes, bet ir pabrėžė jos lankstumą bei didelį tikslumą.
Be to, kai kurios įmonės pradėjo eksperimentuoti su minimaliomis plokštelių gamybos technologijomis. Pavyzdžiui, „Yokogawa Solutions“, „Yokogawa Electric Corporation“ dukterinė įmonė, išleido supaprastintas ir estetiškai patrauklias gamybos mašinas, maždaug gėrimų pardavimo automato dydžio, kurių kiekviena turi valymo, šildymo ir eksponavimo funkcijas. Šios mašinos efektyviai sudaro puslaidininkių gamybos liniją, o minimalus plotas, reikalingas „mini plokštelių fab“ gamybos linijai, yra tik dviejų teniso kortų dydžio, ty tik 1% 12 colių plokštelių gaminių ploto.
Tačiau minimalūs plokštelių gaminiai šiuo metu sunkiai konkuruoja su didelėmis puslaidininkių gamyklomis. Itin smulkus grandinių dizainas, ypač naudojant pažangias proceso technologijas (pvz., 7 nm ir mažesnis), vis dar priklauso nuo pažangios įrangos ir didelio masto gamybos galimybių. 0,5 colio plokščių minimalių plokščių gaminių procesai labiau tinka palyginti paprastiems įrenginiams, tokiems kaip jutikliai ir MEMS, gaminti.
Minimalios plokštelės yra labai perspektyvus naujas puslaidininkių gamybos modelis. Jie pasižymi miniatiūrizmu, mažomis sąnaudomis ir lankstumu, todėl tikimasi, kad jie suteiks naujų rinkos galimybių MVĮ ir naujoviškoms įmonėms. Minimalių plokštelių gaminių pranašumai ypač akivaizdūs konkrečiose taikymo srityse, tokiose kaip daiktų internetas, jutikliai ir MEMS.
Ateityje, kai technologija bręsta ir bus toliau skatinama, minimalūs plokštelių gaminiai gali tapti svarbia jėga puslaidininkių gamybos pramonėje. Jie ne tik suteikia mažoms įmonėms galimybių patekti į šią sritį, bet ir gali paskatinti visos pramonės kaštų struktūros ir gamybos modelių pokyčius. Norint pasiekti šį tikslą, reikės daugiau pastangų technologijų, talentų ugdymo ir ekosistemų kūrimo srityse.
Ilgainiui sėkmingas minimalių plokštelių gaminių skatinimas gali turėti didelį poveikį visai puslaidininkių pramonei, ypač tiekimo grandinės įvairinimo, gamybos proceso lankstumo ir sąnaudų kontrolės požiūriu. Plačiai paplitęs šios technologijos taikymas padės paskatinti tolesnes naujoves ir pažangą pasaulinėje puslaidininkių pramonėje.
Paskelbimo laikas: 2024-10-25