У галіне вытворчасці паўправаднікоў традыцыйная буйнамаштабная вытворчая мадэль з вялікімі капіталаўкладаннямі сутыкаецца з патэнцыйнай рэвалюцыяй. На маючай адбыцца выставе "CEATEC 2024" арганізацыя па прасоўванні фабрыкі мінімальных пласцін дэманструе зусім новы метад вытворчасці паўправаднікоў, які выкарыстоўвае звышмалае абсталяванне для вытворчасці паўправаднікоў для працэсаў літаграфіі. Гэта новаўвядзенне адкрывае беспрэцэдэнтныя магчымасці для малых і сярэдніх прадпрыемстваў (МСП) і стартапаў. У гэтым артыкуле будзе абагульняцца адпаведная інфармацыя, каб вывучыць перадумовы, перавагі, праблемы і патэнцыйны ўплыў тэхналогіі вытворчасці мінімальных пласцін на паўправадніковую прамысловасць.
Вытворчасць паўправаднікоў - вельмі капіталаёмістая і тэхнаёмістая галіна. Традыцыйна вытворчасць паўправаднікоў патрабуе вялікіх заводаў і чыстых памяшканняў для масавай вытворчасці 12-цалевых пласцін. Капітальныя інвестыцыі для кожнай буйной фабрыкі пласцін часта дасягаюць да 2 трыльёнаў ен (прыблізна 120 мільярдаў юаняў), што робіць цяжкім выхад на гэтую сферу для МСП і стартапаў. Аднак са з'яўленнем мінімальных вафельных тэхналогій гэтая сітуацыя мяняецца.
Фабрыкі мінімальных пласцін - гэта інавацыйныя сістэмы вытворчасці паўправаднікоў, якія выкарыстоўваюць 0,5-цалевыя пласціны, значна зніжаючы маштаб вытворчасці і капіталаўкладанні ў параўнанні з традыцыйнымі 12-цалевымі пласцінамі. Капітальныя ўкладанні ў гэта вытворчае абсталяванне складаюць усяго каля 500 мільёнаў ен (прыкладна 23,8 мільёна юаняў), што дазваляе МСП і стартапам пачаць вытворчасць паўправаднікоў з меншымі ўкладаннямі.
Вытокі мінімальнай тэхналогіі 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 шматстайнасці , дробнасерыйная вытворчасць. Ініцыятыва, якую ўзначальвае Міністэрства эканомікі, гандлю і прамысловасці Японіі, уключала ў сябе супрацоўніцтва паміж 140 японскімі кампаніямі і арганізацыямі для распрацоўкі новага пакалення вытворчых сістэм, накіраваных на значнае зніжэнне выдаткаў і тэхнічных бар'ераў, што дазваляе вытворцам аўтамабіляў і бытавой тэхнікі вырабляць паўправаднікі і неабходныя ім датчыкі.
**Перавагі тэхналогіі Minimum Wafer Fab:**
1. **Значна зніжаныя капітальныя ўкладанні:** Традыцыйныя вялікія вытворчасці пласцін патрабуюць капіталаўкладанняў, якія перавышаюць сотні мільярдаў ен, у той час як мэтавыя інвестыцыі для мінімальных вытворчасцей пласцін складаюць толькі ад 1/100 да 1/1000 гэтай сумы. Паколькі кожная прылада невялікая, няма неабходнасці ў вялікіх завадскіх плошчах або фотамасках для фарміравання схемы, што значна зніжае эксплуатацыйныя выдаткі.
2. **Гнуткія і разнастайныя мадэлі вытворчасці:** Мінімальныя фабрыкі вафельных вырабаў сканцэнтраваны на вытворчасці разнастайных дробнасерыйных прадуктаў. 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 мінімальных вафельных фабрыках мае аднолькавую форму і памер для ўсіх працэсаў, а кантэйнеры для транспарціроўкі вафель (чаўнакі) універсальныя для кожнага этапу. Паколькі абсталяванне і шатлы працуюць у чыстым асяроддзі, няма неабходнасці падтрымліваць вялікія чыстыя памяшканні. Гэтая канструкцыя значна зніжае вытворчыя выдаткі і складанасць дзякуючы лакалізаванай чыстай тэхналогіі і спрошчаным вытворчым працэсам.
4. **Нізкае энергаспажыванне і бытавое выкарыстанне электраэнергіі:** Вытворчае абсталяванне мінімальных вытворчасцей пласцін таксама адрозніваецца нізкім энергаспажываннем і можа працаваць ад стандартнай бытавой сеткі пераменнага току 100 В. Гэтая характарыстыка дазваляе выкарыстоўваць гэтыя прылады ў асяроддзі па-за чыстымі памяшканнямі, яшчэ больш зніжаючы спажыванне энергіі і эксплуатацыйныя выдаткі.
5. **Скарочаныя вытворчыя цыклы:** буйнамаштабная вытворчасць паўправаднікоў звычайна патрабуе доўгага часу чакання ад замовы да пастаўкі, у той час як мінімальная вытворчасць пласцін можа забяспечыць своечасовую вытворчасць неабходнай колькасці паўправаднікоў на працягу жаданага перыяду часу. Гэтая перавага асабліва відавочная ў такіх галінах, як Інтэрнэт рэчаў (IoT), дзе патрабуюцца невялікія паўправадніковыя прадукты з высокім узроўнем сумесі.
**Дэманстрацыя і прымяненне тэхналогіі:**
На выставе «CEATEC 2024» Minimum Wafer Fab Promotion Organisation прадэманстравала працэс літаграфіі з выкарыстаннем звышмалага абсталявання для вытворчасці паўправаднікоў. Падчас дэманстрацыі тры машыны былі арганізаваны для дэманстрацыі працэсу літаграфіі, які ўключаў нанясенне рэзістэнтнага пакрыцця, экспазіцыю і праяўку. Вафельны транспартны кантэйнер (шатл) трымаў у руцэ, змяшчаў у абсталяванне і прыводзіў у дзеянне націскам кнопкі. Пасля завяршэння шатл быў падхоплены і ўсталяваны на наступным прыладзе. Унутраны стан і прагрэс кожнай прылады адлюстроўваліся на адпаведных маніторах.
Пасля завяршэння гэтых трох працэсаў пласціну агледзелі пад мікраскопам, выявіўшы ўзор са словамі "З Хэлоўінам" і выявай гарбуза. Гэтая дэманстрацыя не толькі прадэманстравала магчымасці мінімальнай тэхналогіі вытворчасці пласцін, але і падкрэсліла яе гнуткасць і высокую дакладнасць.
Акрамя таго, некаторыя кампаніі пачалі эксперыментаваць з мінімальнай тэхналогіяй вытворчасці пласцін. Напрыклад, Yokogawa Solutions, даччыная кампанія Yokogawa Electric Corporation, выпусціла 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-пласцін", роўная памеру толькі двух тэнісных кортаў, усяго 1% плошчы 12-цалевай вытворчасці пласцін.
Тым не менш, вытворцам мінімальных пласцін цяпер цяжка канкураваць з буйнымі паўправадніковымі заводамі. Дызайн звыштонкіх схем, асабліва ў перадавых тэхналагічных працэсах (напрыклад, 7 нм і ніжэй), па-ранейшаму абапіраецца на сучаснае абсталяванне і магчымасці буйнамаштабнай вытворчасці. Тэхналогія 0,5-цалевых пласцін у мінімальных фабрыках пласцін больш падыходзіць для вытворчасці адносна простых прылад, такіх як датчыкі і MEMS.
Фабрыкі мінімальных пласцін уяўляюць сабой вельмі перспектыўную новую мадэль для вытворчасці паўправаднікоў. Чакаецца, што яны, якія характарызуюцца мініяцюрнасцю, нізкай коштам і гнуткасцю, адкрыюць новыя рынкавыя магчымасці для МСП і інавацыйных кампаній. Перавагі мінімальных фабрык пласцінак асабліва відавочныя ў такіх канкрэтных сферах прымянення, як IoT, датчыкі і MEMS.
У будучыні, калі тэхналогія будзе развівацца і прасоўвацца далей, вытворчасць мінімальных пласцін можа стаць важнай сілай у вытворчасці паўправаднікоў. Яны не толькі даюць малым прадпрыемствам магчымасць увайсці ў гэтую сферу, але таксама могуць спрыяць зменам у структуры выдаткаў і мадэлях вытворчасці ва ўсёй галіны. Для дасягнення гэтай мэты спатрэбіцца больш намаганняў у галіне тэхналогій, развіцця талентаў і стварэння экасістэмы.
У доўгатэрміновай перспектыве паспяховае прасоўванне вытворчасці мінімальных пласцін можа аказаць сур'ёзны ўплыў на ўсю паўправадніковую прамысловасць, асабліва з пункту гледжання дыверсіфікацыі ланцужкоў паставак, гібкасці вытворчага працэсу і кантролю за выдаткамі. Шырокае прымяненне гэтай тэхналогіі дапаможа стымуляваць далейшыя інавацыі і прагрэс у сусветнай індустрыі паўправаднікоў.
Час публікацыі: 25 кастрычніка 2024 г