No campo da fabricación de semicondutores, o modelo tradicional de fabricación de grandes investimentos de capital a gran escala enfróntase a unha potencial revolución. Coa próxima exposición "CEATEC 2024", a Minimum Wafer Fab Promotion Organization presenta un novo método de fabricación de semicondutores que utiliza equipos de fabricación de semicondutores ultra-pequenos para procesos de litografía. Esta innovación está traendo oportunidades sen precedentes para as pequenas e medianas empresas (pemes) e as startups. Este artigo sintetizará información relevante para explorar os antecedentes, as vantaxes, os desafíos e o impacto potencial da tecnoloxía de fábrica de obleas mínimas na industria de semicondutores.
A fabricación de semicondutores é unha industria moi intensiva en capital e tecnoloxía. Tradicionalmente, a fabricación de semicondutores require grandes fábricas e salas limpas para producir en masa obleas de 12 polgadas. O investimento de capital para cada gran fábrica de obleas adoita alcanzar os 2 billóns de iens (aproximadamente 120.000 millóns de RMB), o que dificulta a entrada das pemes e startups neste campo. Non obstante, coa aparición da tecnoloxía mínima de obleas, esta situación está cambiando.
As fábricas de obleas mínimas son sistemas innovadores de fabricación de semicondutores que usan obleas de 0,5 polgadas, o que reduce significativamente a escala de produción e o investimento de capital en comparación coas obleas tradicionais de 12 polgadas. O investimento de capital para este equipamento de fabricación é de só uns 500 millóns de iens (aproximadamente 23,8 millóns de RMB), o que permite que as pemes e startups comecen a fabricación de semicondutores cun menor investimento.
As orixes da tecnoloxía mínima de obleas remóntanse a un proxecto de investigación iniciado polo Instituto Nacional de Ciencia e Tecnoloxía Industrial Avanzada (AIST) en Xapón en 2008. Este proxecto tiña como obxectivo crear unha nova tendencia na fabricación de semicondutores conseguindo variedades múltiples. , produción en pequenos lotes. A iniciativa, liderada polo Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Xapón, implicou a colaboración entre 140 empresas e organizacións xaponesas para desenvolver unha nova xeración de sistemas de fabricación, co obxectivo de reducir significativamente os custos e as barreiras técnicas, permitindo aos fabricantes de automóbiles e electrodomésticos producir os semicondutores. e sensores que necesitan.
**Vantaxes da tecnoloxía Minimum Wafer Fab:**
1. **Investimento de capital significativamente reducido:** As grandes fábricas de obleas tradicionais requiren investimentos de capital que superan os centos de millóns de iens, mentres que o investimento obxectivo para as fábricas de obleas mínimas é só de 1/100 a 1/1000 desa cantidade. Dado que cada dispositivo é pequeno, non hai necesidade de grandes espazos de fábrica nin de fotomáscaras para a formación de circuítos, o que reduce moito os custos operativos.
2. **Modelos de produción flexibles e diversos:** As fábricas de obleas mínimas céntranse na fabricación dunha variedade de produtos de pequenos lotes. Este modelo de produción permite ás pemes e startups personalizar e producir rapidamente segundo as súas necesidades, atendendo á demanda do mercado de produtos semicondutores personalizados e diversos.
3. **Procesos de produción simplificados:** Os equipos de fabricación en fábricas de obleas mínimas teñen a mesma forma e tamaño para todos os procesos, e os contedores de transporte de obleas (lanzadeiras) son universais para cada paso. Dado que o equipo e as lanzadeiras funcionan nun ambiente limpo, non é necesario manter grandes salas limpas. Este deseño reduce significativamente os custos de fabricación e a complexidade mediante a tecnoloxía limpa localizada e os procesos de produción simplificados.
4. ** Baixo consumo de enerxía e uso doméstico: ** Os equipos de fabricación en fábricas de obleas mínimas tamén presentan un baixo consumo de enerxía e poden funcionar con enerxía estándar de 100 V CA do fogar. Esta característica permite que estes dispositivos se utilicen en ambientes fóra das salas limpas, reducindo aínda máis o consumo de enerxía e os custos operativos.
5. **Ciclos de fabricación acurtados:** A fabricación de semicondutores a gran escala normalmente require un longo tempo de espera desde a orde ata a entrega, mentres que as fábricas de obleas mínimas poden conseguir a produción puntual da cantidade necesaria de semicondutores dentro do prazo desexado. Esta vantaxe é particularmente evidente en campos como a Internet das cousas (IoT), que requiren produtos de semicondutores pequenos e de alta mestura.
**Demostración e aplicación da tecnoloxía:**
Na exposición "CEATEC 2024", a Minimum Wafer Fab Promotion Organization demostrou o proceso de litografía utilizando equipos de fabricación de semicondutores ultra-pequenos. Durante a demostración, dispuxéronse tres máquinas para mostrar o proceso de litografía, que incluíu revestimento, exposición e desenvolvemento. O recipiente de transporte de obleas (lanzadeira) colocábase na man, colocábase no equipo e activábase premendo un botón. Despois da finalización, a lanzadeira colleuse e instalouse no seguinte dispositivo. O estado interno e o progreso de cada dispositivo mostráronse nos seus respectivos monitores.
Unha vez completados estes tres procesos, inspeccionouse a oblea ao microscopio, revelando un patrón coas palabras "Happy Halloween" e unha ilustración de cabaza. Esta demostración non só mostrou a viabilidade da tecnoloxía mínima de obleas, senón que tamén destacou a súa flexibilidade e alta precisión.
Ademais, algunhas empresas comezaron a experimentar coa tecnoloxía mínima de obleas. Por exemplo, Yokogawa Solutions, unha subsidiaria de Yokogawa Electric Corporation, lanzou máquinas de fabricación simplificadas e estéticamente agradables, aproximadamente do tamaño dunha máquina expendedora de bebidas, cada unha equipada con funcións de limpeza, calefacción e exposición. Estas máquinas forman efectivamente unha liña de produción de semicondutores, e a área mínima necesaria para unha liña de produción de "mini wafer fab" é só o tamaño de dúas pistas de tenis, só o 1% da superficie dunha fábrica de obleas de 12 polgadas.
Non obstante, as fábricas de obleas mínimas loitan actualmente para competir coas grandes fábricas de semicondutores. Os deseños de circuítos ultrafinos, especialmente en tecnoloxías de procesos avanzados (como 7 nm e inferiores), aínda dependen de equipos avanzados e capacidades de fabricación a gran escala. Os procesos de obleas de 0,5 polgadas das fábricas de obleas mínimas son máis axeitados para a fabricación de dispositivos relativamente sinxelos, como sensores e MEMS.
As fábricas de obleas mínimas representan un novo modelo moi prometedor para a fabricación de semicondutores. Caracterizados pola miniaturización, o baixo custo e a flexibilidade, espérase que proporcionen novas oportunidades de mercado para as pemes e empresas innovadoras. As vantaxes das fábricas de obleas mínimas son particularmente evidentes en áreas de aplicación específicas como IoT, sensores e MEMS.
No futuro, a medida que a tecnoloxía madure e se promova aínda máis, as fábricas de obleas mínimas poderían converterse nunha forza importante na industria de fabricación de semicondutores. Non só ofrecen ás pequenas empresas oportunidades para entrar neste campo, senón que tamén poden impulsar cambios na estrutura de custos e os modelos de produción de toda a industria. Conseguir este obxectivo requirirá máis esforzos en tecnoloxía, desenvolvemento de talento e construción de ecosistemas.
A longo prazo, a promoción exitosa de fábricas de obleas mínimas podería ter un profundo impacto en toda a industria de semicondutores, especialmente en termos de diversificación da cadea de subministración, flexibilidade do proceso de fabricación e control de custos. A aplicación xeneralizada desta tecnoloxía axudará a impulsar a innovación e o progreso na industria global de semicondutores.
Hora de publicación: 25-Oct-2024