У галіне вытворчасці паўправаднікоў традыцыйная мадэль буйнамаштабнай вытворчасці з высокімі капіталаўкладаннямі сутыкаецца з патэнцыйнай рэвалюцыяй. На маючай адбыцца выставе "CEATEC 2024" Арганізацыя па прасоўванні вытворчасці мінімальных пласцін прадэманструе зусім новы метад вытворчасці паўправаднікоў, які выкарыстоўвае ультрамаленькае абсталяванне для вытворчасці паўправаднікоў для літаграфічных працэсаў. Гэтая інавацыя адкрывае беспрэцэдэнтныя магчымасці для малых і сярэдніх прадпрыемстваў (МСП) і стартапаў. У гэтым артыкуле будзе абагульнена адпаведная інфармацыя для вывучэння перадумовы, пераваг, праблем і патэнцыйнага ўплыву тэхналогіі мінімальнай вытворчасці пласцін на паўправадніковую прамысловасць.
Вытворчасць паўправаднікоў — гэта вельмі капітала- і тэхналагічная галіна. Традыцыйна для масавага вытворчасці 12-цалевых пласцін для вытворчасці паўправаднікоў патрабуюцца вялікія заводы і чыстыя камеры. Капітальныя інвестыцыі на кожную буйную фабрыку пласцін часта дасягаюць 2 трыльёнаў ен (прыблізна 120 мільярдаў юаняў), што ўскладняе ўваход у гэту сферу для малых і сярэдніх прадпрыемстваў і стартапаў. Аднак з з'яўленнем тэхналогіі мінімальнай вытворчасці пласцін гэтая сітуацыя змяняецца.
Мінімальныя фабрыкі пласцін — гэта інавацыйныя сістэмы вытворчасці паўправаднікоў, якія выкарыстоўваюць пласціны памерам 0,5 цалі, што значна зніжае маштабы вытворчасці і капіталаўкладанні ў параўнанні з традыцыйнымі 12-цалевымі пласцінамі. Капітальныя інвестыцыі ў гэта вытворчае абсталяванне складаюць усяго каля 500 мільёнаў ен (прыблізна 23,8 мільёна юаняў), што дазваляе малым і сярэднім прадпрыемствам і стартапам пачаць вытворчасць паўправаднікоў з меншымі інвестыцыямі.
Паходжанне тэхналогіі мінімальнай вытворчасці пласцін можна прасачыць да даследчага праекта, ініцыяванага Нацыянальным інстытутам перадавых прамысловых навук і тэхналогій (AIST) у Японіі ў 2008 годзе. Гэты праект быў накіраваны на стварэнне новай тэндэнцыі ў вытворчасці паўправаднікоў шляхам дасягнення шматасартыментнай вытворчасці невялікімі партыямі. Ініцыятыва, якую ўзначальвала Міністэрства эканомікі, гандлю і прамысловасці Японіі, прадугледжвала супрацоўніцтва паміж 140 японскімі кампаніямі і арганізацыямі для распрацоўкі новага пакалення вытворчых сістэм, накіраваных на значнае зніжэнне выдаткаў і тэхнічных бар'ераў, што дазволіць вытворцам аўтамабіляў і бытавой тэхнікі вырабляць неабходныя ім паўправаднікі і датчыкі.
**Перавагі тэхналогіі мінімальнай вытворчасці пласцін:**
1. **Значнае зніжэнне капіталаўкладанняў**: Традыцыйныя буйныя заводы па вытворчасці пласцін патрабуюць капіталаўкладанняў, якія перавышаюць сотні мільярдаў ен, у той час як мэтавыя інвестыцыі для мінімальных заводаў па вытворчасці пласцін складаюць толькі ад 1/100 да 1/1000 гэтай сумы. Паколькі кожная прылада невялікая, няма патрэбы ў вялікіх вытворчых памяшканнях або фоташаблонах для фарміравання схем, што значна зніжае эксплуатацыйныя выдаткі.
2. **Гнуткія і разнастайныя мадэлі вытворчасці:** Вытворцы з мінімальнай колькасцю пласцін сканцэнтраваны на вытворчасці разнастайнай прадукцыі невялікімі партыямі. Гэтая вытворчая мадэль дазваляе малым і сярэднім прадпрыемствам і стартапам хутка наладжваць і вырабляць у адпаведнасці са сваімі патрэбамі, задавальняючы рынкавы попыт на індывідуальныя і разнастайныя паўправадніковыя прадукты.
3. **Спрошчаныя вытворчыя працэсы**: Вытворчае абсталяванне ў фабрыках па вытворчасці мінімальных пласцін мае аднолькавую форму і памер для ўсіх працэсаў, а кантэйнеры для транспарціроўкі пласцін (чаўнакі) універсальныя для кожнага этапу. Паколькі абсталяванне і чаўнакі працуюць у чыстым асяроддзі, няма неабходнасці падтрымліваць вялікія чыстыя памяшканні. Такая канструкцыя значна зніжае выдаткі на вытворчасць і складанасць дзякуючы лакалізаванай чыстай тэхналогіі і спрашчэнню вытворчых працэсаў.
4. **Нізкае энергаспажыванне і выкарыстанне электраэнергіі ў хатніх умовах**: Вытворчае абсталяванне на заводах з мінімальнай колькасцю пласцін таксама мае нізкае энергаспажыванне і можа працаваць ад стандартнай бытавой сеткі пераменнага току 100 В. Гэтая характарыстыка дазваляе выкарыстоўваць гэтыя прылады ў асяроддзях па-за межамі чыстых памяшканняў, што яшчэ больш зніжае спажыванне энергіі і эксплуатацыйныя выдаткі.
5. **Скарачаныя вытворчыя цыклы**: Масавая вытворчасць паўправаднікоў звычайна патрабуе працяглага часу чакання ад замовы да пастаўкі, у той час як заводы па вытворчасці мінімальных пласцін могуць своечасова вырабляць патрэбную колькасць паўправаднікоў у патрэбныя тэрміны. Гэтая перавага асабліва відавочная ў такіх галінах, як Інтэрнэт рэчаў (IoT), якія патрабуюць невялікіх паўправадніковых вырабаў з высокім узроўнем зборкі.
**Дэманстрацыя і прымяненне тэхналогіі:**
На выставе «CEATEC 2024» арганізацыя Minimum Wafer Fab Promotion Organization прадэманстравала працэс літаграфіі з выкарыстаннем ультрамалога абсталявання для вытворчасці паўправаднікоў. Падчас дэманстрацыі былі размешчаны тры машыны для дэманстрацыі працэсу літаграфіі, які ўключаў нанясенне рэзіста, экспанаванне і праяўку. Кантайнер для транспарціроўкі пласцін (шатл) трымалі ў руцэ, змяшчалі ў абсталяванне і актывавалі націскам кнопкі. Пасля завяршэння шатл падымалі і ўсталёўвалі на наступную прыладу. Унутраны стан і прагрэс кожнай прылады адлюстроўваліся на адпаведных маніторах.
Пасля завяршэння гэтых трох працэсаў пласціну агледзелі пад мікраскопам, які выявіў узор з надпісам «Happy Halloween» і выявай гарбуза. Гэтая дэманстрацыя не толькі прадэманстравала магчымасць выкарыстання тэхналогіі мінімальнага вырабу пласцін, але і падкрэсліла яе гнуткасць і высокую дакладнасць.
Акрамя таго, некаторыя кампаніі пачалі эксперыментаваць з тэхналогіяй мінімальнай вытворчасці пласцін. Напрыклад, Yokogawa Solutions, даччыная кампанія Yokogawa Electric Corporation, выпусціла на рынак абцякальныя і эстэтычна прывабныя вытворчыя машыны памерам прыкладна з аўтамат па продажы напояў, кожная з якіх абсталявана функцыямі ачысткі, нагрэву і экспазіцыі. Гэтыя машыны фактычна ўтвараюць вытворчую лінію па вытворчасці паўправаднікоў, а мінімальная плошча, неабходная для вытворчай лініі «міні-вытворцы пласцін», складае ўсяго два тэнісныя корты, што складае ўсяго 1% ад плошчы 12-цалевай вытворцы пласцін.
Аднак, вытворчасці мінімальных пласцін у цяперашні час з цяжкасцю канкуруюць з буйнымі паўправадніковымі заводамі. Звыштонкія схемы, асабліва ў перадавых тэхналогіях (напрыклад, 7 нм і ніжэй), усё яшчэ залежаць ад сучаснага абсталявання і магчымасцей буйных вытворчых працэсаў. Працэсы 0,5-цалевых пласцін на вытворчасці мінімальных пласцін больш падыходзяць для вытворчасці адносна простых прылад, такіх як датчыкі і МЭМС.
Мінімалістычныя фабрыкі пласцін уяўляюць сабой вельмі перспектыўную новую мадэль вытворчасці паўправаднікоў. Характарызуючыся мініяцюрызацыяй, нізкім коштам і гнуткасцю, яны, як чакаецца, адкрыюць новыя рынкавыя магчымасці для малога і сярэдняга бізнесу і інавацыйных кампаній. Перавагі мінімальналістычных фабрык пласцін асабліва відавочныя ў пэўных галінах прымянення, такіх як Інтэрнэт рэчаў, датчыкі і мікраэлектрамеханічныя сістэмы (MEMS).
У будучыні, па меры развіцця і далейшага развіцця тэхналогій, мінімальныя фабрыкі па вытворчасці пласцін могуць стаць важнай рухаючай сілай у паўправадніковай прамысловасці. Яны не толькі даюць малым прадпрыемствам магчымасці увайсці ў гэтую сферу, але і могуць прывесці да змен у структуры выдаткаў і вытворчых мадэлях усёй галіны. Дасягненне гэтай мэты запатрабуе больш намаганняў у галіне тэхналогій, развіцця талентаў і стварэння экасістэмы.
У доўгатэрміновай перспектыве паспяховае прасоўванне вытворчасці мінімальных пласцін можа аказаць значны ўплыў на ўсю паўправадніковую прамысловасць, асабліва з пункту гледжання дыверсіфікацыі ланцужкоў паставак, гнуткасці вытворчых працэсаў і кантролю выдаткаў. Шырокае прымяненне гэтай тэхналогіі будзе спрыяць далейшым інавацыям і прагрэсу ў сусветнай паўправадніковай прамысловасці.
Час публікацыі: 14 кастрычніка 2024 г.