Pooljuhtide tootmise valdkonnas seisab traditsiooniline suuremahuline ja suurte kapitaliinvesteeringute tootmismudel silmitsi potentsiaalse revolutsiooniga. Eelseisva näitusega "CEATEC 2024" tutvustab Minimum Wafer Fab Promotion Organisatsioon uhiuut pooljuhtide tootmismeetodit, mis kasutab litograafiaprotsesside jaoks üliväikesi pooljuhtide tootmisseadmeid. See uuendus toob väikestele ja keskmise suurusega ettevõtetele (VKEdele) ja idufirmadele enneolematuid võimalusi. See artikkel sünteesib asjakohast teavet, et uurida minimaalse vahvlifab-tehnoloogia tausta, eeliseid, väljakutseid ja võimalikku mõju pooljuhtide tööstusele.
Pooljuhtide tootmine on väga kapitali- ja tehnoloogiamahukas tööstusharu. Traditsiooniliselt nõuab pooljuhtide tootmine suuri tehaseid ja puhtaid ruume 12-tolliste vahvlite masstootmiseks. Iga suure vahvlitehase kapitaliinvesteering ulatub sageli kuni 2 triljoni jeeni (ligikaudu 120 miljardit RMB-ni), mis muudab VKEde ja idufirmade sisenemise sellesse valdkonda keeruliseks. Kuid minimaalse vahvlite tehnoloogia ilmnemisega on olukord muutumas.
Minimaalne vahvlifab on uuenduslikud pooljuhtide tootmissüsteemid, mis kasutavad 0,5-tollisi vahvleid, vähendades oluliselt tootmismahtu ja kapitaliinvesteeringuid võrreldes traditsiooniliste 12-tolliste vahvlitega. Selle tootmisseadme kapitaliinvesteering on vaid umbes 500 miljonit jeeni (ligikaudu 23,8 miljonit RMB), mis võimaldab VKEdel ja idufirmadel alustada pooljuhtide tootmist väiksema investeeringuga.
Minimaalse vahvlifab-tehnoloogia algust võib otsida uurimisprojektist, mille algatas 2008. aastal Jaapanis National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). Selle projekti eesmärk oli luua uus suund pooljuhtide tootmises, saavutades mitut sorti tootevalikut. , väikepartii tootmine. Jaapani majandus-, kaubandus- ja tööstusministeeriumi juhitud algatus hõlmas 140 Jaapani ettevõtte ja organisatsiooni koostööd, et töötada välja uue põlvkonna tootmissüsteemid, mille eesmärk oli oluliselt vähendada kulusid ja tehnilisi tõkkeid, võimaldades auto- ja kodumasinate tootjatel pooljuhte toota. ja andurid, mida nad vajavad.
**Minimaalse vahvlimaterjali tehnoloogia eelised:**
1. **Oluliselt vähendatud kapitaliinvesteering:** traditsiooniliste suurte vahvlifabide jaoks on vaja kapitaliinvesteeringuid, mis ületavad sadu miljardeid jeene, samas kui minimaalsete vahvlite plaatide jaoks on sihtinvesteering vaid 1/100 kuni 1/1000 sellest summast. Kuna iga seade on väike, pole vooluringi moodustamiseks vaja suuri tehaseruume ega fotomaske, mis vähendab oluliselt tegevuskulusid.
2. **Paindlikud ja mitmekesised tootmismudelid:** Minimaalne vahvlifab keskendub mitmesuguste väikeste partiide toodete valmistamisele. See tootmismudel võimaldab VKEdel ja idufirmadel kiiresti kohandada ja toota vastavalt oma vajadustele, rahuldades turu nõudlust kohandatud ja mitmekesiste pooljuhttoodete järele.
3. **Lihtsustatud tootmisprotsessid:** Minimaalsete vahvlite tootmisseadmed on kõigi protsesside jaoks sama kuju ja suurusega ning vahvlite transpordimahutid (süstikud) on universaalsed iga etapi jaoks. Kuna seadmed ja süstikud töötavad puhtas keskkonnas, ei ole vaja hoida suuri puhtaid ruume. See disain vähendab oluliselt tootmiskulusid ja keerukust tänu lokaliseeritud puhtale tehnoloogiale ja lihtsustatud tootmisprotsessidele.
4. **Madal energiatarve ja kodumajapidamiste voolutarbimine:** minimaalsete vahvlite tootmisseadmetel on ka madal energiatarve ja need võivad töötada tavalise majapidamises kasutatava 100 V vahelduvvoolu toitega. See omadus võimaldab neid seadmeid kasutada väljaspool puhtaid ruume, vähendades veelgi energiatarbimist ja tegevuskulusid.
5. **Lühendatud tootmistsüklid:** Suuremahuline pooljuhtide tootmine nõuab tavaliselt pikka ooteaega alates tellimusest kuni tarnimiseni, samas kui minimaalsed vahvlitehased suudavad soovitud aja jooksul õigeaegselt toota vajaliku koguse pooljuhte. See eelis on eriti ilmne sellistes valdkondades nagu asjade Internet (IoT), mis nõuavad väikeseid, suure seguga pooljuhttooteid.
**Tehnoloogia tutvustamine ja rakendamine:**
Näitusel "CEATEC 2024" demonstreeris Minimum Wafer Fab Promotion Organization litograafiaprotsessi kasutades üliväikesi pooljuhtide tootmisseadmeid. Demonstratsiooni ajal paigutati kolm masinat, et tutvustada litograafiaprotsessi, mis hõlmas katmist, eksponeerimist ja arendamist. Vahvlitranspordi konteinerit (süstik) hoiti käes, asetati seadmesse ja aktiveeriti nupuvajutusega. Pärast lõpetamist võeti süstik üles ja pandi järgmisele seadmele. Iga seadme sisemine olek ja edenemine kuvati vastavatel monitoridel.
Kui need kolm protsessi olid lõpetatud, kontrolliti vahvlit mikroskoobi all, paljastades mustri sõnadega "Happy Halloween" ja kõrvitsa illustratsiooniga. See esitlus ei näidanud mitte ainult minimaalse vahvlitehnoloogia teostatavust, vaid tõi esile ka selle paindlikkuse ja suure täpsuse.
Lisaks on mõned ettevõtted hakanud katsetama minimaalse vahvlitehnoloogiaga. Näiteks on Yokogawa Electric Corporationi tütarettevõte Yokogawa Solutions turule toonud sujuvad ja esteetiliselt meeldivad tootmismasinad, mis on ligikaudu joogiautomaadi suurused ja millest igaüks on varustatud puhastamise, kuumutamise ja eksponeerimise funktsioonidega. Need masinad moodustavad tõhusalt pooljuhtide tootmisliini ja minivahvlite tootmisliini jaoks vajalik minimaalne pindala on vaid kahe tenniseväljaku suurune, vaid 1% 12-tollise vahvlitehase pindalast.
Kuid minimaalsed vahvlitehased näevad praegu vaeva, et konkureerida suurte pooljuhtide tehastega. Ülimalt peened vooluringide konstruktsioonid, eriti arenenud protsessitehnoloogiates (nt 7 nm ja alla selle), sõltuvad endiselt täiustatud seadmetest ja suuremahulistest tootmisvõimalustest. Minimaalsete vahvlite 0,5-tollised vahvliprotsessid sobivad paremini suhteliselt lihtsate seadmete, näiteks andurite ja MEMS-i tootmiseks.
Minimaalne vahvlifab kujutab endast väga paljutõotavat uut mudelit pooljuhtide tootmiseks. Neid iseloomustavad miniatuursus, madal hind ja paindlikkus ning need pakuvad VKEdele ja uuenduslikele ettevõtetele uusi turuvõimalusi. Minimaalsete vahvlite eelised ilmnevad eriti konkreetsetes rakendusvaldkondades, nagu IoT, andurid ja MEMS.
Tulevikus, kui tehnoloogia areneb ja seda veelgi edendatakse, võivad minimaalsed vahvlifabsid saada pooljuhtide tootmises oluliseks jõuks. Need mitte ainult ei paku väikeettevõtetele võimalusi sellesse valdkonda sisenemiseks, vaid võivad samuti kaasa tuua muutusi kogu tööstuse kulustruktuuris ja tootmismudelites. Selle eesmärgi saavutamine nõuab rohkem jõupingutusi tehnoloogia, talentide arendamise ja ökosüsteemi ülesehitamise vallas.
Pikemas perspektiivis võib minimaalsete vahvlifabide edukal edendamisel olla sügav mõju kogu pooljuhtide tööstusele, eelkõige tarneahela mitmekesistamise, tootmisprotsessi paindlikkuse ja kulude kontrolli osas. Selle tehnoloogia laialdane rakendamine aitab edendada edasist innovatsiooni ja edusamme ülemaailmses pooljuhtidetööstuses.
Postitusaeg: 25. oktoober 2024