En el camp de la fabricació de semiconductors, el model tradicional de fabricació a gran escala i d'alt capital s'enfronta a una possible revolució. Amb la propera exposició "CEATEC 2024", la Minimum Wafer Fab Promotion Organization mostra un nou mètode de fabricació de semiconductors que utilitza equips de fabricació de semiconductors ultrapetits per a processos de litografia. Aquesta innovació està aportant oportunitats sense precedents per a les petites i mitjanes empreses (pimes) i les startups. Aquest article sintetitzarà la informació rellevant per explorar els antecedents, els avantatges, els reptes i l'impacte potencial de la tecnologia de fabricació mínima d'hòsties a la indústria dels semiconductors.
La fabricació de semiconductors és una indústria altament intensiva en capital i tecnologia. Tradicionalment, la fabricació de semiconductors requereix grans fàbriques i sales netes per produir en massa hòsties de 12 polzades. La inversió de capital per a cada gran fàbrica d'hòsties sovint arriba als 2 bilions de iens (uns 120.000 milions de RMB), cosa que dificulta l'entrada en aquest camp a les pimes i startups. No obstant això, amb l'aparició de la tecnologia mínima d'hòsties, aquesta situació està canviant.
Les hòsties mínimes són sistemes innovadors de fabricació de semiconductors que utilitzen hòsties de 0,5 polzades, reduint significativament l'escala de producció i la inversió de capital en comparació amb les hòsties tradicionals de 12 polzades. La inversió de capital per a aquest equip de fabricació és només d'uns 500 milions de iens (uns 23,8 milions de RMB), cosa que permet a les pimes i startups començar la fabricació de semiconductors amb una inversió menor.
Els orígens de la tecnologia de fabricació mínima d'hòsties es remunten a un projecte d'investigació iniciat per l'Institut Nacional de Ciència i Tecnologia Industrial Avançada (AIST) al Japó el 2008. Aquest projecte tenia com a objectiu crear una nova tendència en la fabricació de semiconductors aconseguint múltiples varietats. , producció en lots petits. La iniciativa, liderada pel Ministeri d'Economia, Comerç i Indústria del Japó, va implicar la col·laboració entre 140 empreses i organitzacions japoneses per desenvolupar una nova generació de sistemes de fabricació, amb l'objectiu de reduir significativament els costos i les barreres tècniques, permetent als fabricants d'automoció i d'electrodomèstics produir els semiconductors. i sensors que necessiten.
**Avantatges de la tecnologia Minimum Wafer Fab:**
1. **Inversió de capital significativament reduïda:** Les grans fàbriques tradicionals d'hòsties requereixen inversions de capital que superen els centenars de milers de milions de iens, mentre que la inversió objectiu per a les fàbriques d'hòsties mínimes és només d'1/100 a 1/1000 d'aquesta quantitat. Com que cada dispositiu és petit, no calen grans espais de fàbrica ni fotomàscares per a la formació de circuits, reduint molt els costos operatius.
2. **Models de producció flexibles i diversos:** Les fàbriques d'hòsties mínimes se centren en la fabricació d'una varietat de productes de lots petits. Aquest model de producció permet a les pimes i startups personalitzar i produir ràpidament segons les seves necessitats, satisfent la demanda del mercat de productes de semiconductors personalitzats i diversos.
3. **Processos de producció simplificats:** Els equips de fabricació en fàbriques d'hòsties mínimes tenen la mateixa forma i mida per a tots els processos, i els contenidors de transport d'hòsties (llançadores) són universals per a cada pas. Atès que els equips i les llançadores funcionen en un entorn net, no cal mantenir grans sales netes. Aquest disseny redueix significativament els costos i la complexitat de fabricació gràcies a una tecnologia neta localitzada i processos de producció simplificats.
4. **Baix consum d'energia i ús d'energia domèstica:** L'equip de fabricació de les fàbriques d'hòsties mínimes també té un baix consum d'energia i pot funcionar amb una potència domèstica estàndard de 100 V CA. Aquesta característica permet utilitzar aquests dispositius en entorns fora de les sales blanques, reduint encara més el consum d'energia i els costos operatius.
5. **Cicles de fabricació reduïts:** La fabricació de semiconductors a gran escala sol requereix un llarg temps d'espera des de la comanda fins al lliurament, mentre que les fàbriques d'hòsties mínimes poden aconseguir la producció a temps de la quantitat necessària de semiconductors dins del període de temps desitjat. Aquest avantatge és especialment evident en camps com l'Internet de les coses (IoT), que requereixen productes de semiconductors petits i de gran barreja.
**Demostració i aplicació de la tecnologia:**
A l'exposició "CEATEC 2024", la Minimum Wafer Fab Promotion Organization va demostrar el procés de litografia mitjançant equips de fabricació de semiconductors ultrapetits. Durant la demostració, es van disposar tres màquines per mostrar el procés de litografia, que incloïa el recobriment de resistència, l'exposició i el desenvolupament. El contenidor de transport d'hòsties (llançadora) es va agafar a la mà, es va col·locar a l'equip i es va activar amb la pressió d'un botó. Un cop finalitzada, la llançadora es va agafar i es va instal·lar al següent dispositiu. L'estat intern i el progrés de cada dispositiu es mostrava als seus monitors respectius.
Un cop finalitzats aquests tres processos, l'hòstia es va inspeccionar al microscopi, revelant un patró amb les paraules "Happy Halloween" i una il·lustració de carbassa. Aquesta demostració no només va mostrar la viabilitat de la tecnologia d'hòstia mínima, sinó que també va destacar la seva flexibilitat i alta precisió.
A més, algunes empreses han començat a experimentar amb la tecnologia mínima d'hòsties. Per exemple, Yokogawa Solutions, una filial de Yokogawa Electric Corporation, ha llançat màquines de fabricació racionalitzades i estèticament agradables, aproximadament de la mida d'una màquina expenedora de begudes, cadascuna equipada amb funcions de neteja, calefacció i exposició. Aquestes màquines formen efectivament una línia de producció de fabricació de semiconductors, i l'àrea mínima necessària per a una línia de producció "mini wafer fab" és només la mida de dues pistes de tennis, només l'1% de l'àrea d'una fabricació d'hòsties de 12 polzades.
Tanmateix, les fàbriques d'hòsties mínimes lluiten actualment per competir amb les grans fàbriques de semiconductors. Els dissenys de circuits ultrafins, especialment en tecnologies de procés avançades (com ara 7 nm i inferiors), encara es basen en equips avançats i capacitats de fabricació a gran escala. Els processos d'hòsties de 0,5 polzades de fàbriques d'hòsties mínimes són més adequats per a la fabricació de dispositius relativament senzills, com ara sensors i MEMS.
Les fàbriques d'hòsties mínimes representen un nou model molt prometedor per a la fabricació de semiconductors. Caracteritzats per la miniaturització, el baix cost i la flexibilitat, s'espera que ofereixin noves oportunitats de mercat per a pimes i empreses innovadores. Els avantatges de les fàbriques d'hòsties mínimes són especialment evidents en àrees d'aplicació específiques com ara IoT, sensors i MEMS.
En el futur, a mesura que la tecnologia madura i es promociona encara més, les fàbriques d'hòsties mínimes podrien esdevenir una força important en la indústria de fabricació de semiconductors. No només ofereixen a les petites empreses oportunitats per entrar en aquest camp, sinó que també poden impulsar canvis en l'estructura de costos i els models de producció de tota la indústria. Assolir aquest objectiu requerirà més esforços en tecnologia, desenvolupament de talent i construcció d'ecosistemes.
A la llarga, la promoció reeixida de fàbriques d'hòsties mínimes podria tenir un impacte profund en tota la indústria dels semiconductors, especialment en termes de diversificació de la cadena de subministrament, flexibilitat del procés de fabricació i control de costos. L'aplicació generalitzada d'aquesta tecnologia ajudarà a impulsar la innovació i el progrés a la indústria global dels semiconductors.
Hora de publicació: Oct-25-2024