Dalam bidang pembuatan semikonduktor, model pembuatan pelaburan tradisional berskala besar dan bermodal tinggi menghadapi potensi revolusi. Dengan pameran "CEATEC 2024" yang akan datang, Organisasi Promosi Fab Wafer Minimum mempamerkan kaedah pembuatan semikonduktor serba baharu yang menggunakan peralatan pembuatan semikonduktor ultra-kecil untuk proses litografi. Inovasi ini membawa peluang yang tidak pernah berlaku sebelum ini untuk perusahaan kecil dan sederhana (PKS) dan syarikat permulaan. Artikel ini akan mensintesis maklumat yang berkaitan untuk meneroka latar belakang, kelebihan, cabaran dan potensi kesan teknologi fabrik wafer minimum pada industri semikonduktor.
Pembuatan semikonduktor ialah industri berintensif modal dan teknologi tinggi. Secara tradisinya, pembuatan semikonduktor memerlukan kilang besar dan bilik bersih untuk menghasilkan wafer 12 inci secara besar-besaran. Pelaburan modal untuk setiap fabrik wafer besar selalunya mencecah sehingga 2 trilion yen (kira-kira 120 bilion RMB), menyukarkan PKS dan syarikat pemula untuk memasuki bidang ini. Walau bagaimanapun, dengan kemunculan teknologi wafer fab minimum, keadaan ini berubah.
Fab wafer minimum ialah sistem pembuatan semikonduktor inovatif yang menggunakan wafer 0.5 inci, mengurangkan skala pengeluaran dan pelaburan modal dengan ketara berbanding wafer 12 inci tradisional. Pelaburan modal untuk peralatan pembuatan ini hanya kira-kira 500 juta yen (kira-kira 23.8 juta RMB), membolehkan PKS dan syarikat permulaan memulakan pembuatan semikonduktor dengan pelaburan yang lebih rendah.
Asal-usul teknologi fab wafer minimum boleh dikesan kembali kepada projek penyelidikan yang dimulakan oleh Institut Sains dan Teknologi Perindustrian Termaju (AIST) Negara di Jepun pada tahun 2008. Projek ini bertujuan untuk mencipta trend baharu dalam pembuatan semikonduktor dengan mencapai pelbagai jenis , pengeluaran kumpulan kecil. Inisiatif yang diketuai oleh Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan Industri Jepun, melibatkan kerjasama antara 140 syarikat dan organisasi Jepun untuk membangunkan sistem pembuatan generasi baharu, bertujuan mengurangkan kos dan halangan teknikal dengan ketara, membolehkan pengeluar automotif dan perkakas rumah menghasilkan semikonduktor. dan sensor yang mereka perlukan.
**Kelebihan Teknologi Wafer Fab Minimum:**
1. **Pelaburan Modal Dikurangkan Dengan Ketara:** Fab wafer besar tradisional memerlukan pelaburan modal melebihi ratusan bilion yen, manakala pelaburan sasaran untuk fab wafer minimum hanya 1/100 hingga 1/1000 daripada jumlah tersebut. Memandangkan setiap peranti adalah kecil, tidak ada keperluan untuk ruang kilang yang besar atau topeng foto untuk pembentukan litar, sekali gus mengurangkan kos operasi.
2. **Model Pengeluaran Fleksibel dan Pelbagai:** Fabrik wafer minimum tertumpu pada pembuatan pelbagai produk kelompok kecil. Model pengeluaran ini membolehkan PKS dan syarikat permulaan untuk menyesuaikan dan menghasilkan dengan pantas mengikut keperluan mereka, memenuhi permintaan pasaran untuk produk semikonduktor yang disesuaikan dan pelbagai.
3. **Proses Pengeluaran yang Dipermudahkan:** Peralatan pembuatan dalam fabrik wafer minimum mempunyai bentuk dan saiz yang sama untuk semua proses, dan bekas pengangkutan wafer (pesawat ulang-alik) adalah universal untuk setiap langkah. Memandangkan peralatan dan pengangkutan beroperasi dalam persekitaran yang bersih, tidak perlu menyelenggara bilik bersih yang besar. Reka bentuk ini mengurangkan kos dan kerumitan pembuatan dengan ketara melalui teknologi bersih setempat dan proses pengeluaran yang dipermudahkan.
4. **Penggunaan Kuasa Rendah dan Penggunaan Kuasa Isi Rumah:** Peralatan pembuatan dalam fabrik wafer minimum juga mempunyai penggunaan kuasa yang rendah dan boleh beroperasi pada kuasa AC100V isi rumah standard. Ciri ini membolehkan peranti ini digunakan dalam persekitaran di luar bilik bersih, seterusnya mengurangkan penggunaan tenaga dan kos operasi.
5. **Kitaran Pembuatan Dipendekkan:** Pembuatan semikonduktor berskala besar biasanya memerlukan masa menunggu yang lama dari pesanan kepada penghantaran, manakala fabrik wafer minimum boleh mencapai pengeluaran tepat pada masa kuantiti semikonduktor yang diperlukan dalam jangka masa yang dikehendaki. Kelebihan ini amat ketara dalam bidang seperti Internet of Things (IoT), yang memerlukan produk semikonduktor campuran tinggi yang kecil.
**Demonstrasi dan Aplikasi Teknologi:**
Pada pameran "CEATEC 2024", Organisasi Promosi Fab Wafer Minimum menunjukkan proses litografi menggunakan peralatan pembuatan semikonduktor ultra-kecil. Semasa demonstrasi, tiga mesin telah diatur untuk mempamerkan proses litografi, yang termasuk salutan tahan, pendedahan dan pembangunan. Bekas pengangkutan wafer (shuttle) dipegang di tangan, diletakkan ke dalam peralatan, dan diaktifkan dengan menekan butang. Selepas selesai, pengangkutan ulang-alik telah diambil dan ditetapkan pada peranti seterusnya. Status dalaman dan kemajuan setiap peranti dipaparkan pada monitor masing-masing.
Setelah ketiga-tiga proses ini selesai, wafer telah diperiksa di bawah mikroskop, mendedahkan corak dengan perkataan "Happy Halloween" dan ilustrasi labu. Demonstrasi ini bukan sahaja mempamerkan kebolehlaksanaan teknologi fab wafer minimum tetapi juga menyerlahkan fleksibiliti dan ketepatan yang tinggi.
Selain itu, beberapa syarikat telah mula bereksperimen dengan teknologi fabrik wafer minimum. Sebagai contoh, Yokogawa Solutions, anak syarikat Yokogawa Electric Corporation, telah melancarkan mesin pembuatan yang diperkemas dan menyenangkan dari segi estetika, kira-kira saiz mesin layan diri minuman, masing-masing dilengkapi dengan fungsi untuk pembersihan, pemanasan dan pendedahan. Mesin ini secara berkesan membentuk barisan pengeluaran pembuatan semikonduktor, dan keluasan minimum yang diperlukan untuk barisan pengeluaran "mini wafer fab" hanyalah sebesar dua gelanggang tenis, hanya 1% daripada keluasan fab wafer 12 inci.
Walau bagaimanapun, fabrik wafer minimum kini bergelut untuk bersaing dengan kilang semikonduktor yang besar. Reka bentuk litar ultra halus, terutamanya dalam teknologi proses lanjutan (seperti 7nm dan ke bawah), masih bergantung pada peralatan canggih dan keupayaan pembuatan berskala besar. Proses wafer 0.5 inci bagi fabrik wafer minimum lebih sesuai untuk mengeluarkan peranti yang agak ringkas, seperti penderia dan MEMS.
Fabrik wafer minimum mewakili model baharu yang sangat menjanjikan untuk pembuatan semikonduktor. Dicirikan oleh pengecilan, kos rendah dan fleksibiliti, mereka dijangka menyediakan peluang pasaran baharu untuk PKS dan syarikat inovatif. Kelebihan fabrik wafer minimum amat jelas dalam bidang aplikasi tertentu seperti IoT, sensor dan MEMS.
Pada masa hadapan, apabila teknologi semakin matang dan terus dipromosikan, fabrik wafer minimum boleh menjadi kuasa penting dalam industri pembuatan semikonduktor. Mereka bukan sahaja memberi peluang kepada perniagaan kecil untuk menceburi bidang ini tetapi juga boleh memacu perubahan dalam struktur kos dan model pengeluaran keseluruhan industri. Mencapai matlamat ini memerlukan lebih banyak usaha dalam teknologi, pembangunan bakat dan pembinaan ekosistem.
Dalam jangka masa panjang, kejayaan promosi fabrik wafer minimum boleh memberi impak yang mendalam ke atas keseluruhan industri semikonduktor, terutamanya dari segi kepelbagaian rantaian bekalan, fleksibiliti proses pembuatan dan kawalan kos. Aplikasi meluas teknologi ini akan membantu memacu inovasi dan kemajuan selanjutnya dalam industri semikonduktor global.
Masa siaran: 25-Okt-2024