En el campo de la fabricación de semiconductores, el modelo tradicional de fabricación a gran escala y con una elevada inversión de capital se enfrenta a una revolución potencial. Con la próxima exposición "CEATEC 2024", la Organización de Promoción de Fabricaciones Mínimas de Obleas está mostrando un nuevo método de fabricación de semiconductores que utiliza equipos de fabricación de semiconductores ultrapequeños para procesos de litografía. Esta innovación está brindando oportunidades sin precedentes para las pequeñas y medianas empresas (PYME) y las nuevas empresas. Este artículo sintetizará información relevante para explorar los antecedentes, las ventajas, los desafíos y el impacto potencial de la tecnología de fabricación de obleas mínimas en la industria de los semiconductores.
La fabricación de semiconductores es una industria que requiere un gran uso de capital y tecnología. Tradicionalmente, la fabricación de semiconductores requiere grandes fábricas y salas limpias para producir en masa obleas de 12 pulgadas. La inversión de capital para cada gran fábrica de obleas suele alcanzar hasta 2 billones de yenes (aproximadamente 120 mil millones de RMB), lo que dificulta que las PYME y las nuevas empresas ingresen a este campo. Sin embargo, con la aparición de la tecnología de fabricación de obleas mínimas, esta situación está cambiando.
Las fábricas de obleas mínimas son sistemas innovadores de fabricación de semiconductores que utilizan obleas de 0,5 pulgadas, lo que reduce significativamente la escala de producción y la inversión de capital en comparación con las obleas tradicionales de 12 pulgadas. La inversión de capital para este equipo de fabricación es de sólo unos 500 millones de yenes (aproximadamente 23,8 millones de RMB), lo que permite a las PYME y a las nuevas empresas comenzar a fabricar semiconductores con una inversión menor.
Los orígenes de la tecnología de fabricación mínima de obleas se remontan a un proyecto de investigación iniciado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST) de Japón en 2008. Este proyecto tenía como objetivo crear una nueva tendencia en la fabricación de semiconductores mediante la consecución de múltiples variedades. , producción en pequeños lotes. La iniciativa, liderada por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón, implicó la colaboración entre 140 empresas y organizaciones japonesas para desarrollar una nueva generación de sistemas de fabricación, con el objetivo de reducir significativamente los costos y las barreras técnicas, permitiendo a los fabricantes de automóviles y electrodomésticos producir semiconductores. y sensores que necesitan.
**Ventajas de la tecnología de fabricación mínima de obleas:**
1. **Inversión de capital significativamente reducida:** Las grandes fábricas de obleas tradicionales requieren inversiones de capital que superan los cientos de miles de millones de yenes, mientras que la inversión objetivo para las fábricas de obleas mínimas es solo de 1/100 a 1/1000 de esa cantidad. Dado que cada dispositivo es pequeño, no hay necesidad de grandes espacios de fábrica ni fotomáscaras para la formación de circuitos, lo que reduce en gran medida los costos operativos.
2. **Modelos de producción flexibles y diversos:** Las fábricas de obleas mínimas se centran en fabricar una variedad de productos en lotes pequeños. Este modelo de producción permite a las pymes y nuevas empresas personalizar y producir rápidamente según sus necesidades, satisfaciendo la demanda del mercado de productos semiconductores diversos y personalizados.
3. **Procesos de Producción Simplificados:** Los equipos de fabricación en las fábricas mínimas de obleas tienen la misma forma y tamaño para todos los procesos, y los contenedores de transporte de obleas (shuttles) son universales para cada paso. Dado que el equipo y las lanzaderas funcionan en un entorno limpio, no es necesario mantener grandes salas limpias. Este diseño reduce significativamente los costos y la complejidad de fabricación a través de tecnología limpia localizada y procesos de producción simplificados.
4. **Bajo consumo de energía y uso de energía doméstica:** El equipo de fabricación en las fábricas de obleas mínimas también presenta un bajo consumo de energía y puede funcionar con energía doméstica estándar de 100 V CA. Esta característica permite que estos dispositivos se utilicen en entornos fuera de salas blancas, reduciendo aún más el consumo de energía y los costos operativos.
5. **Ciclos de fabricación acortados:** La fabricación de semiconductores a gran escala normalmente requiere un largo tiempo de espera desde el pedido hasta la entrega, mientras que las fábricas de obleas mínimas pueden lograr la producción a tiempo de la cantidad requerida de semiconductores dentro del plazo deseado. Esta ventaja es particularmente evidente en campos como el Internet de las cosas (IoT), que requieren productos semiconductores pequeños y de alta mezcla.
**Demostración y aplicación de tecnología:**
En la exposición "CEATEC 2024", la Organización de Promoción de Fabricas de Obleas Mínimas demostró el proceso de litografía utilizando equipos de fabricación de semiconductores ultrapequeños. Durante la demostración, se instalaron tres máquinas para mostrar el proceso de litografía, que incluía recubrimiento resistente, exposición y revelado. El contenedor de transporte de obleas (lanzadera) se sostenía en la mano, se colocaba en el equipo y se activaba pulsando un botón. Una vez finalizado, se recogió la lanzadera y se colocó en el siguiente dispositivo. El estado interno y el progreso de cada dispositivo se mostraban en sus respectivos monitores.
Una vez completados estos tres procesos, la oblea fue inspeccionada bajo un microscopio, revelando un patrón con las palabras "Feliz Halloween" y una ilustración de una calabaza. Esta demostración no solo mostró la viabilidad de la tecnología de fabricación de obleas mínimas, sino que también destacó su flexibilidad y alta precisión.
Además, algunas empresas han comenzado a experimentar con tecnología de fabricación de obleas mínimas. Por ejemplo, Yokogawa Solutions, una subsidiaria de Yokogawa Electric Corporation, ha lanzado máquinas de fabricación optimizadas y estéticamente agradables, aproximadamente del tamaño de una máquina expendedora de bebidas, cada una equipada con funciones de limpieza, calentamiento y exposición. Estas máquinas forman efectivamente una línea de producción de fabricación de semiconductores, y el área mínima requerida para una línea de producción de "mini fábrica de obleas" es sólo del tamaño de dos canchas de tenis, apenas el 1% del área de una fábrica de obleas de 12 pulgadas.
Sin embargo, las fábricas mínimas de obleas actualmente luchan por competir con las grandes fábricas de semiconductores. Los diseños de circuitos ultrafinos, especialmente en tecnologías de procesos avanzados (como 7 nm e inferiores), todavía dependen de equipos avanzados y capacidades de fabricación a gran escala. Los procesos de obleas de 0,5 pulgadas de las fábricas de obleas mínimas son más adecuados para fabricar dispositivos relativamente simples, como sensores y MEMS.
Las fábricas de obleas mínimas representan un nuevo modelo muy prometedor para la fabricación de semiconductores. Caracterizados por su miniaturización, bajo costo y flexibilidad, se espera que brinden nuevas oportunidades de mercado para pymes y empresas innovadoras. Las ventajas de las fábricas de obleas mínimas son particularmente evidentes en áreas de aplicaciones específicas como IoT, sensores y MEMS.
En el futuro, a medida que la tecnología madure y se promueva aún más, las fábricas de obleas mínimas podrían convertirse en una fuerza importante en la industria de fabricación de semiconductores. No sólo brindan a las pequeñas empresas oportunidades para ingresar a este campo, sino que también pueden impulsar cambios en la estructura de costos y los modelos de producción de toda la industria. Lograr este objetivo requerirá más esfuerzos en tecnología, desarrollo de talentos y construcción de ecosistemas.
A largo plazo, la promoción exitosa de fábricas de obleas mínimas podría tener un profundo impacto en toda la industria de semiconductores, particularmente en términos de diversificación de la cadena de suministro, flexibilidad del proceso de fabricación y control de costos. La aplicación generalizada de esta tecnología ayudará a impulsar una mayor innovación y progreso en la industria mundial de semiconductores.
Hora de publicación: 25 de octubre de 2024