U oblasti proizvodnje poluprovodnika, tradicionalni model proizvodnje velikih investicija sa velikim kapitalom suočava se sa potencijalnom revolucijom. Sa nadolazećom izložbom "CEATEC 2024", Organizacija za promociju minimalnih pločica predstavlja potpuno novu metodu proizvodnje poluvodiča koja koristi ultra-malu opremu za proizvodnju poluvodiča za procese litografije. Ova inovacija donosi mogućnosti bez presedana za mala i srednja preduzeća (MSP) i startupove. Ovaj članak će sintetizirati relevantne informacije za istraživanje pozadine, prednosti, izazova i potencijalnog utjecaja minimalne tehnologije wafer fab na industriju poluvodiča.
Proizvodnja poluprovodnika je visoko kapitalno i tehnološki intenzivna industrija. Tradicionalno, proizvodnja poluprovodnika zahtijeva velike tvornice i čiste prostorije za masovnu proizvodnju 12-inčnih pločica. Kapitalna ulaganja za svaku veliku fabriku pločica često dostižu i do 2 triliona jena (otprilike 120 milijardi RMB), što otežava malim i srednjim preduzećima i startupima da uđu u ovu oblast. Međutim, s pojavom minimalne wafer fab tehnologije, ova situacija se mijenja.
Minimalne wafer fabs su inovativni sistemi za proizvodnju poluprovodnika koji koriste wafere od 0,5 inča, značajno smanjujući obim proizvodnje i kapitalna ulaganja u poređenju sa tradicionalnim 12-inčnim pločicama. Kapitalna investicija za ovu proizvodnu opremu je samo oko 500 miliona jena (otprilike 23,8 miliona RMB), što omogućava malim i srednjim preduzećima i početnicima da započnu proizvodnju poluprovodnika uz manje investicije.
Poreklo minimalne wafer fab tehnologije može se pratiti do istraživačkog projekta koji je pokrenuo Nacionalni institut za naprednu industrijsku nauku i tehnologiju (AIST) u Japanu 2008. godine. Ovaj projekat je imao za cilj da stvori novi trend u proizvodnji poluprovodnika postizanjem više varijanti. , maloserijska proizvodnja. Inicijativa, koju je predvodilo japansko Ministarstvo ekonomije, trgovine i industrije, uključivala je saradnju između 140 japanskih kompanija i organizacija na razvoju nove generacije proizvodnih sistema, s ciljem značajnog smanjenja troškova i tehničkih barijera, omogućavajući proizvođačima automobila i kućanskih aparata da proizvode poluprovodnike. i senzore koji su im potrebni.
**Prednosti Minimum Wafer Fab Technology:**
1. **Značajno smanjena kapitalna ulaganja:** Tradicionalne velike fabrike vafla zahtijevaju kapitalna ulaganja koja prelaze stotine milijardi jena, dok je ciljna investicija za minimalne fabrike vafla samo 1/100 do 1/1000 tog iznosa. Pošto je svaki uređaj mali, nema potrebe za velikim fabričkim prostorima ili fotomaskama za formiranje kola, što značajno smanjuje operativne troškove.
2. **Fleksibilni i raznoliki proizvodni modeli:** Minimalna fabrika za vafle fokusirana je na proizvodnju raznih malih serija proizvoda. Ovaj proizvodni model omogućava malim i srednjim preduzećima i startupima da se brzo prilagode i proizvode u skladu sa svojim potrebama, zadovoljavajući potražnju tržišta za prilagođenim i raznolikim poluvodičkim proizvodima.
3. **Pojednostavljeni procesi proizvodnje:** Proizvodna oprema u minimalnim fabrikama vafla ima isti oblik i veličinu za sve procese, a kontejneri za transport vafla (šatlovi) su univerzalni za svaki korak. Budući da oprema i šatlovi rade u čistom okruženju, nema potrebe za održavanjem velikih čistih prostorija. Ovaj dizajn značajno smanjuje troškove proizvodnje i složenost kroz lokaliziranu čistu tehnologiju i pojednostavljene proizvodne procese.
4. **Mala potrošnja energije i potrošnja energije u domaćinstvu:** Proizvodna oprema u fabrikama sa minimalnim pločicama takođe ima nisku potrošnju energije i može da radi na standardnom kućnom AC100V naponu. Ova karakteristika omogućava da se ovi uređaji koriste u okruženjima izvan čistih prostorija, dodatno smanjujući potrošnju energije i operativne troškove.
5. **Skraćeni proizvodni ciklusi:** Proizvodnja poluprovodnika velikih razmera obično zahteva dugo vreme čekanja od narudžbe do isporuke, dok minimalna fabrika pločica može postići proizvodnju potrebne količine poluprovodnika na vreme u željenom vremenskom okviru. Ova prednost je posebno evidentna u oblastima poput Interneta stvari (IoT), koje zahtijevaju male poluvodičke proizvode visoke mješavine.
**Demonstracija i primjena tehnologije:**
Na izložbi "CEATEC 2024", Organizacija za promociju minimalnih pločica demonstrirala je proces litografije korištenjem ultra male opreme za proizvodnju poluvodiča. Tokom demonstracije, tri mašine su raspoređene kako bi se prikazao proces litografije, koji je uključivao nanošenje otpornog premaza, ekspoziciju i razvoj. Kontejner za transport vafla (šatl) je držan u ruci, stavljen u opremu i aktiviran pritiskom na dugme. Nakon završetka, šatl je podignut i postavljen na sljedeći uređaj. Interni status i napredak svakog uređaja prikazani su na njihovim monitorima.
Kada su ova tri procesa završena, oblatna je pregledana pod mikroskopom, otkrivajući uzorak s natpisom "Sretan Noć vještica" i ilustracijom bundeve. Ova demonstracija ne samo da je pokazala izvodljivost minimalne tehnologije wafer fab, već je istakla i njenu fleksibilnost i visoku preciznost.
Pored toga, neke kompanije su počele da eksperimentišu sa minimalnom tehnologijom wafer fab. Na primjer, Yokogawa Solutions, podružnica Yokogawa Electric Corporation, lansirala je moderne i estetski ugodne proizvodne mašine, otprilike veličine automata za prodaju pića, od kojih je svaka opremljena funkcijama za čišćenje, grijanje i izlaganje. Ove mašine efektivno formiraju proizvodnu liniju za proizvodnju poluprovodnika, a minimalna površina potrebna za proizvodnu liniju "mini wafer fab" je samo veličina dva teniska terena, samo 1% površine 12-inčnog wafer fab-a.
Međutim, fabrike minimalnih pločica trenutno se bore da konkurišu velikim fabrikama poluprovodnika. Ultra-fini dizajni kola, posebno u naprednim procesnim tehnologijama (kao što su 7nm i niže), i dalje se oslanjaju na naprednu opremu i proizvodne mogućnosti velikih razmera. 0,5-inčni wafer procesi minimalnih wafer fabs su pogodniji za proizvodnju relativno jednostavnih uređaja, kao što su senzori i MEMS.
Minimalni wafer fabs predstavljaju vrlo obećavajući novi model za proizvodnju poluvodiča. Odlikuje ih minijaturizacija, niska cijena i fleksibilnost, od njih se očekuje da pruže nove tržišne mogućnosti za MSP i inovativne kompanije. Prednosti minimalnih wafer fabs-a su posebno vidljive u specifičnim područjima primjene kao što su IoT, senzori i MEMS.
U budućnosti, kako tehnologija sazrijeva i dalje se promovira, fabrike minimalnih pločica mogle bi postati važna snaga u industriji proizvodnje poluvodiča. Oni ne samo da malim preduzećima pružaju priliku da uđu u ovu oblast, već mogu dovesti do promjena u strukturi troškova i modelima proizvodnje cijele industrije. Postizanje ovog cilja zahtijevat će više napora u tehnologiji, razvoju talenata i izgradnji ekosistema.
Dugoročno gledano, uspješna promocija minimalnih wafer fabs bi mogla imati dubok utjecaj na cjelokupnu industriju poluvodiča, posebno u smislu diversifikacije lanca nabavke, fleksibilnosti proizvodnog procesa i kontrole troškova. Široka primjena ove tehnologije pomoći će u pokretanju daljnjih inovacija i napretka u globalnoj industriji poluvodiča.
Vrijeme objave: 14.10.2024