In die veld van halfgeleiervervaardiging staan die tradisionele grootskaalse vervaardigingsmodel met hoë kapitaalbeleggings voor 'n potensiële rewolusie. Met die komende "CEATEC 2024"-uitstalling stel die Minimum Wafer Fab Promotion Organization 'n splinternuwe halfgeleiervervaardigingsmetode ten toon wat ultraklein halfgeleiervervaardigingstoerusting vir litografieprosesse gebruik. Hierdie innovasie bied ongekende geleenthede vir klein en mediumgrootte ondernemings (KMO's) en nuwe ondernemings. Hierdie artikel sal relevante inligting sintetiseer om die agtergrond, voordele, uitdagings en potensiële impak van minimum wafer fab-tegnologie op die halfgeleierbedryf te ondersoek.
Halfgeleiervervaardiging is 'n hoogs kapitaal- en tegnologie-intensiewe bedryf. Tradisioneel vereis halfgeleiervervaardiging groot fabrieke en skoonkamers om 12-duim-wafers massaal te produseer. Die kapitaalbelegging vir elke groot waferfabriek bereik dikwels tot 2 triljoen jen (ongeveer 120 miljard RMB), wat dit moeilik maak vir KMO's en nuwe ondernemings om hierdie veld te betree. Met die opkoms van minimum waferfabriektegnologie verander hierdie situasie egter.
Minimum waferfabrieke is innoverende halfgeleiervervaardigingstelsels wat 0.5-duim-wafers gebruik, wat die produksieskaal en kapitaalbelegging aansienlik verminder in vergelyking met tradisionele 12-duim-wafers. Die kapitaalbelegging vir hierdie vervaardigingstoerusting is slegs ongeveer 500 miljoen jen (ongeveer 23.8 miljoen RMB), wat KMO's en opstartondernemings in staat stel om halfgeleiervervaardiging met 'n laer belegging te begin.
Die oorsprong van minimum wafer-fabriektegnologie kan teruggevoer word na 'n navorsingsprojek wat in 2008 deur die Nasionale Instituut vir Gevorderde Industriële Wetenskap en Tegnologie (AIST) in Japan geïnisieer is. Hierdie projek het ten doel gehad om 'n nuwe tendens in halfgeleiervervaardiging te skep deur multi-variëteit, kleinskaalse produksie te bewerkstellig. Die inisiatief, gelei deur Japan se Ministerie van Ekonomie, Handel en Nywerheid, het samewerking tussen 140 Japannese maatskappye en organisasies behels om 'n nuwe generasie vervaardigingstelsels te ontwikkel, met die doel om koste en tegniese hindernisse aansienlik te verminder, wat motor- en huishoudelike toestelvervaardigers in staat stel om die halfgeleiers en sensors wat hulle benodig, te produseer.
**Voordele van Minimum Wafer Fab-tegnologie:**
1. **Aansienlik Verminderde Kapitaalbelegging:** Tradisionele groot waferfabrieke vereis kapitaalbeleggings wat honderde miljarde jen oorskry, terwyl die teikenbelegging vir minimum waferfabrieke slegs 1/100 tot 1/1000 van daardie bedrag is. Aangesien elke toestel klein is, is daar geen behoefte aan groot fabrieksruimtes of fotomaskers vir stroombaanvorming nie, wat bedryfskoste aansienlik verminder.
2. **Buigsame en Diverse Produksiemodelle:** Minimum waferfabrieke fokus op die vervaardiging van 'n verskeidenheid kleinskaalse produkte. Hierdie produksiemodel stel KMO's en nuwe ondernemings in staat om vinnig aan te pas en te produseer volgens hul behoeftes, en sodoende aan die markvraag na aangepaste en diverse halfgeleierprodukte te voldoen.
3. **Vereenvoudigde Produksieprosesse:** Die vervaardigingstoerusting in minimum waferfabrieke het dieselfde vorm en grootte vir alle prosesse, en die wafervervoerhouers (pendeltuie) is universeel vir elke stap. Aangesien die toerusting en pendeltuie in 'n skoon omgewing werk, is dit nie nodig om groot skoonkamers te onderhou nie. Hierdie ontwerp verminder vervaardigingskoste en kompleksiteit aansienlik deur gelokaliseerde skoon tegnologie en vereenvoudigde produksieprosesse.
4. **Lae kragverbruik en huishoudelike kragverbruik:** Die vervaardigingstoerusting in minimum waferfabrieke beskik ook oor lae kragverbruik en kan op standaard huishoudelike AC100V-krag werk. Hierdie eienskap laat hierdie toestelle toe om in omgewings buite skoonkamers gebruik te word, wat energieverbruik en bedryfskoste verder verminder.
5. **Verkorte Vervaardigingsiklusse:** Grootskaalse halfgeleiervervaardiging vereis tipies 'n lang wagtyd van bestelling tot aflewering, terwyl minimum waferfabrieke stiptelike produksie van die vereiste hoeveelheid halfgeleiers binne die verlangde tydsraamwerk kan behaal. Hierdie voordeel is veral duidelik in velde soos die Internet van Dinge (IoT), wat klein, hoë-mengsel halfgeleierprodukte benodig.
**Demonstrasie en Toepassing van Tegnologie:**
By die "CEATEC 2024"-uitstalling het die Minimum Wafer Fab Promotion Organization die litografieproses gedemonstreer met behulp van ultraklein halfgeleiervervaardigingstoerusting. Tydens die demonstrasie is drie masjiene opgestel om die litografieproses te vertoon, wat weerstandbedekking, blootstelling en ontwikkeling ingesluit het. Die wafervervoerhouer (pendeltuig) is in die hand gehou, in die toerusting geplaas en met die druk van 'n knoppie geaktiveer. Na voltooiing is die pendeltuig opgetel en op die volgende toestel ingestel. Die interne status en vordering van elke toestel is op hul onderskeie monitors vertoon.
Nadat hierdie drie prosesse voltooi was, is die wafer onder 'n mikroskoop geïnspekteer, wat 'n patroon met die woorde "Gelukkige Halloween" en 'n pampoenillustrasie getoon het. Hierdie demonstrasie het nie net die haalbaarheid van minimum waferfabriektegnologie ten toon gestel nie, maar ook die buigsaamheid en hoë presisie daarvan beklemtoon.
Daarbenewens het sommige maatskappye begin eksperimenteer met minimum waferfabriektegnologie. Byvoorbeeld, Yokogawa Solutions, 'n filiaal van Yokogawa Electric Corporation, het vaartbelynde en esteties aangename vervaardigingsmasjiene bekendgestel, ongeveer so groot soos 'n drankverkoopmasjien, elk toegerus met funksies vir skoonmaak, verhitting en blootstelling. Hierdie masjiene vorm effektief 'n halfgeleiervervaardigingsproduksielyn, en die minimum area wat benodig word vir 'n "mini waferfabriek"-produksielyn is slegs die grootte van twee tennisbane, slegs 1% van die area van 'n 12-duim waferfabriek.
Minimum waferfabrieke sukkel egter tans om met groot halfgeleierfabrieke mee te ding. Ultrafyn stroombaanontwerpe, veral in gevorderde prosestegnologieë (soos 7nm en laer), maak steeds staat op gevorderde toerusting en grootskaalse vervaardigingsvermoëns. Die 0.5-duim waferprosesse van minimum waferfabrieke is meer geskik vir die vervaardiging van relatief eenvoudige toestelle, soos sensors en MEMS.
Minimum wafer-fabrieke verteenwoordig 'n hoogs belowende nuwe model vir halfgeleiervervaardiging. Gekenmerk deur miniaturisering, lae koste en buigsaamheid, word verwag dat hulle nuwe markgeleenthede vir KMO's en innoverende maatskappye sal bied. Die voordele van minimum wafer-fabrieke is veral duidelik in spesifieke toepassingsgebiede soos IoT, sensors en MEMS.
In die toekoms, soos die tegnologie volwasse word en verder bevorder word, kan minimum wafer-fabrieke 'n belangrike krag in die halfgeleiervervaardigingsbedryf word. Hulle bied nie net geleenthede vir klein besighede om hierdie veld te betree nie, maar kan ook veranderinge in die kostestruktuur en produksiemodelle van die hele bedryf aandryf. Om hierdie doelwit te bereik, sal meer pogings in tegnologie, talentontwikkeling en ekosisteembou vereis word.
Op die lange duur kan die suksesvolle bevordering van minimum wafer-fabrieke 'n diepgaande impak op die hele halfgeleierbedryf hê, veral in terme van diversifikasie van die voorsieningsketting, buigsaamheid van vervaardigingsprosesse en kostebeheer. Die wydverspreide toepassing van hierdie tegnologie sal help om verdere innovasie en vooruitgang in die globale halfgeleierbedryf te dryf.
Plasingstyd: 14 Okt 2024