Во областа на производството на полупроводници, традиционалниот модел на производство со големи инвестиции во капитал се соочува со потенцијална револуција. Со претстојната изложба „CEATEC 2024“, Организацијата за промоција на минимални ваферски материјали претставува сосема нов метод на производство на полупроводници кој користи ултрамала опрема за производство на полупроводници за литографски процеси. Оваа иновација носи невидени можности за малите и средни претпријатија (МСП) и стартапите. Оваа статија ќе синтетизира релевантни информации за да се истражи позадината, предностите, предизвиците и потенцијалното влијание на технологијата за минимални ваферски материјали врз полупроводничката индустрија.
Производството на полупроводници е индустрија која бара многу капитал и технологија. Традиционално, производството на полупроводници бара големи фабрики и чисти простории за масовно производство на 12-инчни плочки. Капиталните инвестиции за секоја голема фабрика за плочки често достигнуваат до 2 трилиони јени (приближно 120 милијарди јуани), што им отежнува на малите и средни претпријатија и стартап компаниите да влезат во оваа област. Сепак, со појавата на технологијата за минимални плочки, оваа ситуација се менува.
Фабриките за минимални плочки се иновативни системи за производство на полупроводници кои користат плочки од 0,5 инчи, значително намалувајќи го обемот на производство и капиталните инвестиции во споредба со традиционалните плочки од 12 инчи. Капиталната инвестиција за оваа производствена опрема е само околу 500 милиони јени (приближно 23,8 милиони јуани), овозможувајќи им на малите и средни претпријатија и стартап компаниите да започнат со производство на полупроводници со помала инвестиција.
Потеклото на технологијата за производство на минимални вафли може да се проследи до истражувачки проект инициран од Националниот институт за напредна индустриска наука и технологија (AIST) во Јапонија во 2008 година. Овој проект имаше за цел да создаде нов тренд во производството на полупроводници преку постигнување производство на повеќе варијанти, во мали серии. Иницијативата, предводена од Министерството за економија, трговија и индустрија на Јапонија, вклучуваше соработка меѓу 140 јапонски компании и организации за развој на нова генерација на производствени системи, со цел значително намалување на трошоците и техничките бариери, овозможувајќи им на производителите на автомобили и домашни апарати да произведуваат полупроводници и сензори што им се потребни.
**Предности на технологијата Minimal Wafer Fab:**
1. **Значително намалени капитални инвестиции:** Традиционалните големи фабрики за вафли бараат капитални инвестиции што надминуваат стотици милијарди јени, додека целната инвестиција за минимални фабрики за вафли е само 1/100 до 1/1000 од таа сума. Бидејќи секој уред е мал, нема потреба од големи фабрички простори или фотомаски за формирање кола, со што значително се намалуваат оперативните трошоци.
2. **Флексибилни и разновидни модели на производство:** Фабриките за минимални плочки се фокусираат на производство на различни производи од мали серии. Овој модел на производство им овозможува на малите и средни претпријатија и стартап компаниите брзо да се прилагодуваат и да произведуваат според своите потреби, задоволувајќи ја побарувачката на пазарот за прилагодени и разновидни полупроводнички производи.
3. **Поедноставени производствени процеси:** Производната опрема во фабриките за минимални вафли има ист облик и големина за сите процеси, а контејнерите за транспорт на вафли (шатлови) се универзални за секој чекор. Бидејќи опремата и шатловите работат во чиста средина, нема потреба од одржување на големи чисти простории. Овој дизајн значително ги намалува трошоците за производство и сложеноста преку локализирана чиста технологија и поедноставени производствени процеси.
4. **Ниска потрошувачка на енергија и потрошувачка на енергија во домаќинствата:** Производствената опрема во минимални фабрики за плочи, исто така, се одликува со ниска потрошувачка на енергија и може да работи на стандардно домаќинско напојување од AC100V. Оваа карактеристика им овозможува на овие уреди да се користат во средини надвор од чистите простории, дополнително намалувајќи ја потрошувачката на енергија и оперативните трошоци.
5. **Скратени производствени циклуси:** Производството на полупроводници во голем обем обично бара долго време на чекање од нарачката до испораката, додека минималните фабрики за плочи можат да постигнат навремено производство на потребната количина полупроводници во посакуваниот временски рок. Оваа предност е особено евидентна во области како што е Интернетот на нештата (IoT), кои бараат мали, високо-мешани полупроводнички производи.
**Демонстрација и примена на технологијата:**
На изложбата „CEATEC 2024“, Организацијата за промоција на Minimal Wafer Fab го демонстрираше процесот на литографија со употреба на ултра мала опрема за производство на полупроводници. За време на демонстрацијата, беа поставени три машини за да го прикажат процесот на литографија, кој вклучуваше премачкување со отпор, експозиција и развој. Контејнерот за транспорт на вафли (шатл) се држеше во рака, се ставаше во опремата и се активираше со притискање на копче. По завршувањето, шатлот се подигнуваше и се поставуваше на следниот уред. Внатрешниот статус и напредокот на секој уред беа прикажани на нивните соодветни монитори.
Откако беа завршени овие три процеси, вафлата беше прегледана под микроскоп, при што се откри шема со зборовите „Среќен Ноќ на вештерките“ и илустрација од тиква. Оваа демонстрација не само што ја покажа изводливоста на технологијата за производство на минимални вафли, туку и ја истакна нејзината флексибилност и висока прецизност.
Дополнително, некои компании почнаа да експериментираат со технологија за минимална фабрика за вафли. На пример, „Јокогава Солушнс“, подружница на „Јокогава Електрик Корпорејшн“, лансираше аеродинамични и естетски пријатни машини за производство, приближно со големина на автомат за продажба на пијалоци, секоја опремена со функции за чистење, загревање и изложување. Овие машини ефикасно формираат производствена линија за производство на полупроводници, а минималната површина потребна за производствена линија за „мини фабрика за вафли“ е со големина само на два тениски терени, само 1% од површината на фабрика за вафли од 12 инчи.
Сепак, фабриките за минимални плочки во моментов се борат да се натпреваруваат со големите фабрики за полупроводници. Дизајните на ултрафини кола, особено во напредните процесни технологии (како што се 7nm и помалку), сè уште се потпираат на напредна опрема и капацитети за производство на големи размери. Процесите на плочки од 0,5 инчи на фабриките за минимални плочки се посоодветни за производство на релативно едноставни уреди, како што се сензори и MEMS.
Минималните фабрики за вафли претставуваат многу ветувачки нов модел за производство на полупроводници. Карактеризирани со минијатуризација, ниска цена и флексибилност, се очекува тие да обезбедат нови пазарни можности за мали и средни претпријатија и иновативни компании. Предностите на минималните фабрики за вафли се особено евидентни во специфични области на примена како што се IoT, сензори и MEMS.
Во иднина, како што технологијата созрева и понатаму се промовира, фабриката за минимални плочки би можела да стане важна сила во индустријата за производство на полупроводници. Тие не само што им даваат можности на малите бизниси да влезат во оваа област, туку можат да доведат и до промени во структурата на трошоците и моделите на производство на целата индустрија. Постигнувањето на оваа цел ќе бара повеќе напори во технологијата, развојот на таленти и градењето екосистем.
На долг рок, успешната промоција на минимални фабрики за плочки би можела да има длабоко влијание врз целата полупроводничка индустрија, особено во однос на диверзификацијата на синџирот на снабдување, флексибилноста на производствениот процес и контролата на трошоците. Широката примена на оваа технологија ќе помогне во поттикнувањето на понатамошни иновации и напредок во глобалната полупроводничка индустрија.
Време на објавување: 14 октомври 2024 година