U oblasti proizvodnje poluprovodnika, tradicionalni model proizvodnje velikih razmjera s visokim kapitalnim ulaganjima suočava se s potencijalnom revolucijom. Na predstojećem sajmu "CEATEC 2024", Organizacija za promociju minimalne proizvodnje pločica (Minimum Wafer Fab) predstavlja potpuno novu metodu proizvodnje poluprovodnika koja koristi ultra-malu opremu za proizvodnju poluprovodnika za litografske procese. Ova inovacija donosi neviđene mogućnosti za mala i srednja preduzeća (MSP) i startupove. Ovaj članak će sintetizirati relevantne informacije kako bi istražio pozadinu, prednosti, izazove i potencijalni utjecaj tehnologije minimalne proizvodnje pločica na industriju poluprovodnika.
Proizvodnja poluprovodnika je industrija koja zahtijeva visok stepen kapitalne i tehnološki intenzivne potrebe. Tradicionalno, proizvodnja poluprovodnika zahtijeva velike fabrike i čiste sobe za masovnu proizvodnju 12-inčnih pločica. Kapitalna investicija za svaku veliku fabriku pločica često dostiže i do 2 biliona jena (približno 120 milijardi RMB), što malim i srednjim preduzećima i startupima otežava ulazak u ovu oblast. Međutim, s pojavom tehnologije minimalne proizvodnje pločica, ova situacija se mijenja.
Tvornice minimalnih wafera su inovativni sistemi za proizvodnju poluprovodnika koji koriste wafere od 0,5 inča, što značajno smanjuje obim proizvodnje i kapitalna ulaganja u poređenju sa tradicionalnim 12-inčnim waferima. Kapitalna ulaganja za ovu proizvodnu opremu iznose samo oko 500 miliona jena (približno 23,8 miliona RMB), što omogućava malim i srednjim preduzećima i startupima da započnu proizvodnju poluprovodnika sa nižim ulaganjima.
Porijeklo tehnologije minimalne proizvodnje pločica može se pratiti do istraživačkog projekta koji je 2008. godine pokrenuo Nacionalni institut za naprednu industrijsku nauku i tehnologiju (AIST) u Japanu. Cilj ovog projekta bio je stvoriti novi trend u proizvodnji poluprovodnika postizanjem viševarijantne proizvodnje u malim serijama. 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 tehnologije minimalne proizvodnje pločica:**
1. **Značajno smanjena kapitalna ulaganja:** Tradicionalne velike fabrike pločica zahtijevaju kapitalna ulaganja koja prelaze stotine milijardi jena, dok je ciljano ulaganje za minimalne fabrike pločica samo 1/100 do 1/1000 tog iznosa. Budući da 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:** Tvornice s minimalnim brojem pločica fokusiraju se na proizvodnju raznih proizvoda u malim serijama. Ovaj proizvodni model omogućava malim i srednjim preduzećima i startupima da brzo prilagode i proizvode prema svojim potrebama, zadovoljavajući tržišnu potražnju za prilagođenim i raznolikim poluprovodničkim proizvodima.
3. **Pojednostavljeni proizvodni procesi:** Proizvodna oprema u fabrikama s minimalnim brojem pločica ima isti oblik i veličinu za sve procese, a kontejneri za transport pločica (shuttleovi) su univerzalni za svaki korak. Budući da oprema i shuttleovi 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. **Niska potrošnja energije i korištenje energije u domaćinstvima:** Proizvodna oprema u fabrikama s minimalnom količinom wafera također ima nisku potrošnju energije i može raditi na standardnom kućnom napajanju od 100 V. Ova karakteristika omogućava korištenje ovih uređaja u okruženjima izvan čistih soba, što dodatno smanjuje potrošnju energije i operativne troškove.
5. **Skraćeni proizvodni ciklusi:** Proizvodnja poluprovodnika velikih razmjera obično zahtijeva dugo vrijeme čekanja od narudžbe do isporuke, dok fabrike s minimalnim brojem pločica mogu postići pravovremenu proizvodnju potrebne količine poluprovodnika u željenom vremenskom okviru. Ova prednost je posebno očigledna u oblastima poput Interneta stvari (IoT), koje zahtijevaju male, visokokombinirane poluprovodničke proizvode.
**Demonstracija i primjena tehnologije:**
Na izložbi "CEATEC 2024", Organizacija za promociju minimalne proizvodnje pločica (Minimum Wafer Fab) demonstrirala je proces litografije korištenjem ultra-male opreme za proizvodnju poluprovodnika. Tokom demonstracije, tri mašine su bile raspoređene kako bi se prikazao proces litografije, koji je uključivao nanošenje sloja otpora, ekspoziciju i razvijanje. Kontejner za transport pločica (shuttle) držan je u ruci, postavljen u opremu i aktiviran pritiskom na dugme. Nakon završetka, shuttle je preuzet i postavljen na sljedeći uređaj. Unutrašnji status i napredak svakog uređaja prikazani su na njihovim odgovarajućim monitorima.
Nakon što su ova tri procesa završena, pločica je pregledana pod mikroskopom, otkrivajući uzorak s natpisom "Sretan Noć vještica" i ilustraciju bundeve. Ova demonstracija nije samo pokazala izvodljivost tehnologije minimalne proizvodnje pločice, već je i istakla njenu fleksibilnost i visoku preciznost.
Osim toga, neke kompanije su počele eksperimentirati s tehnologijom minimalne proizvodnje pločica. Na primjer, Yokogawa Solutions, podružnica Yokogawa Electric Corporation, lansirala je pojednostavljene i estetski privlačne proizvodne mašine, otprilike veličine automata za prodaju pića, a svaka je opremljena funkcijama za čišćenje, zagrijavanje i ekspoziciju. Ove mašine efektivno formiraju proizvodnu liniju za proizvodnju poluprovodnika, a minimalna površina potrebna za proizvodnu liniju "mini tvornice pločica" je samo veličine dva teniska terena, samo 1% površine tvornice pločica od 12 inča.
Međutim, fabrike minimalnih pločica trenutno se bore da konkurišu velikim fabrikama poluprovodnika. Ultra-fini dizajni kola, posebno u naprednim procesnim tehnologijama (kao što je 7nm i manje), i dalje se oslanjaju na naprednu opremu i proizvodne kapacitete velikih razmjera. Procesi proizvodnje pločica od 0,5 inča u fabrikama minimalnih pločica pogodniji su za proizvodnju relativno jednostavnih uređaja, kao što su senzori i MEMS.
Tvornice minimalnih pločica predstavljaju vrlo obećavajući novi model za proizvodnju poluprovodnika. Karakterizira ih miniaturizacija, niska cijena i fleksibilnost, a očekuje se da će pružiti nove tržišne prilike za mala i srednja preduzeća i inovativne kompanije. Prednosti tvornica minimalnih pločica posebno su očigledne u specifičnim područjima primjene kao što su IoT, senzori i MEMS.
U budućnosti, kako tehnologija bude sazrijevala i dalje se promovirala, fabrike s minimalnom proizvodnjom pločica mogle bi postati važna snaga u industriji proizvodnje poluprovodnika. One ne samo da pružaju malim preduzećima prilike za ulazak u ovo područje, već mogu i pokrenuti promjene u strukturi troškova i proizvodnim modelima cijele industrije. Postizanje ovog cilja zahtijevat će više napora u tehnologiji, razvoju talenata i izgradnji ekosistema.
Dugoročno gledano, uspješna promocija fabrika za proizvodnju minimalnih pločica mogla bi imati dubok utjecaj na cijelu industriju poluprovodnika, posebno u smislu diverzifikacije lanca snabdijevanja, fleksibilnosti proizvodnog procesa i kontrole troškova. Široko rasprostranjena primjena ove tehnologije pomoći će u daljnjim inovacijama i napretku u globalnoj industriji poluprovodnika.
Vrijeme objave: 14. okt. 2024.