Pada 16 Mei, MIET (Zelenograd) menyelenggarakan seminar-pertemuan tradisional dengan pengembang Jepang dan produsen jalur teknologi kompak, yang disebut Minimal Fab.
Seminar besar sebelumnya berlangsung di sana pada tahun 2017, dan ada hampir tiga jam rekaman di youtube. Untuk waktu yang lama saya ingin menulis catatan besar tentang topik ini, saya mengumpulkan banyak materi, dan setelah pertemuan ini akhirnya saya “matang”. Namun, pertemuan langsung dengan pertanyaan dan jawaban jauh lebih efektif daripada mempelajari artikel. Selain itu, baru-baru ini ada beberapa artikel di mana baris ini dibahas satu sisi, dalam beberapa jenis cara yang dikagumi dan tidak sepenuhnya memadai. Mari kita cari tahu ...
Konsep reduksi
Ideologis utama proyek Minimal Fab adalah ilmuwan Jepang Shiro Hara. Pada pertengahan 2000-an, ia mengusulkan pendekatan radikal untuk mengurangi biaya produksi semikonduktor - untuk mengambil jalan mengurangi peralatan dan diameter wafer asli.
Pada tahun 2010, untuk mengimplementasikan ide ini, sebuah konsorsium diciptakan dengan dukungan dari Pemerintah Jepang dan di bawah naungan Institut Nasional Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Industri Lanjut
(AIST). Konsorsium ini mencakup lebih dari seratus perusahaan Jepang yang terlibat dalam pengembangan bahan, peralatan, dan teknologi.
Pada 2017, sebuah organisasi terpisah dialokasikan untuk mempromosikan
Minimal Fab sebagai solusi siap pakai untuk pasar semikonduktor (Tokyo Boeki Group Ltd).
Gagasan pengurangan ini bertentangan dengan tren global saat ini. Jika Anda melihat evolusi modern pembuatan semikonduktor, maka seiring dengan penurunan ukuran minimum, peningkatan diameter pelat dan peningkatan produktivitas peralatan terjadi. Ini mengarah pada fakta bahwa beberapa perusahaan terkemuka, seperti TSMC, Intel, Samsung, dapat menarik penciptaan produksi massal modern saat ini. Ini adalah pemilik MegaFabs, dalam hal konsep.
Mereka “memegang” lebih dari setengah dari total pasar, memiliki kapasitas produksi yang signifikan untuk produksi IP massal. Produsen kecil "tersapu" dari pasar, tidak mampu bersaing dalam harga dengan raksasa di sektor konsumen. Atau pergilah ke ceruk khusus produk unik, dengan margin besar, tetapi dengan volume kecil. Pada saat yang sama, perusahaan kecil berada dalam posisi yang tidak stabil, karena mereka dipaksa untuk mengikuti tren global "gigantomania" dan berinvestasi dalam infrastruktur dan peralatan. Secara kondisional, jika hari ini saya ingin membangun jalur untuk volume kecil, dan tingkat teknologi lama (~ 3 μm), maka saya harus menghabiskan lebih dari tiga puluh tahun yang lalu dengan harga yang setara. Begitulah paradoksnya.
Apa yang harus dilakukan untuk mereka yang ingin membeli seri IP kecil? Anda dapat pergi ke perusahaan raksasa yang sama dan memesan antar-jemput dari mereka, sebagai bagian dari MWP. Itu tidak akan sangat murah dan tidak terlalu cepat (siklus manufaktur 1-2 bulan dalam teknologi CMOS 28nm). Tetapi jika Anda membutuhkan sesuatu yang spesifik dalam hal teknologi, maka akan ada masalah. Pengembangan teknologi sangat mahal, dan tidak ada yang akan melakukannya untuk menyelesaikan pesanan, misalnya, untuk sepuluh piring. Akan menyenangkan memiliki penguasa sendiri, tetapi tidak mahal.)
Penulis konsep Minimal Fab mengusulkan untuk secara signifikan mengurangi biaya "tiket masuk" untuk produksi semikonduktor. Ini dicapai dengan solusi berikut:
- mengurangi diameter pelat dari 300mm standar modern (area pelat ~ 70650mm2) menjadi diameter 12,5mm (area pelat ~ 122mm2). Area ini cukup untuk mengakomodasi satu skema besar atau beberapa skema kecil. Pelat dibuat dengan "kliping" dari piring besar, dengan pemrosesan tambahan (foto piring ditempatkan di kaset):
- pelat terletak di kapsul yang diisolasi dari lingkungan eksternal (analog tertentu SMIF), yang hanya terbuka di dalam unit. Hanya satu piring diproses dalam satu proses.
(wadah dengan piring di dalamnya dimuat ke dalam unit)
- semua peralatan dilakukan dalam faktor bentuk terpadu (dimensi 1440x300x450mm), tanpa prosedur penyalaan dan penyambungan yang rumit. Setiap unit melakukan satu jenis proses (perawatan kimia, etsa, dll.).
Antarmuka dan kontrol instalasi distandarisasi.
Tidak diperlukan infrastruktur dalam format MegaFactory biasa. Gas dan reagen terletak di dalam unit dalam kartrid kompak (wadah), gas dalam silinder. Diperlukan tudung untuk mengeluarkan produk reaksi gas dan pendingin:
- dinyatakan bahwa ini tidak memerlukan ruangan yang bersih di dalam ruangan, karena zona pemrosesan plat diisolasi dari lingkungan. Di dalam area pemrosesan pelat karena ketatnya, kelas kebersihan ISO 4 dicapai (dengan kelas kebersihan eksternal di ruang ISO 9, kantor normal).
- metode tanpa topeng (tanpa photomask) untuk membentuk pola di atas piring. Gambar terbentuk karena proyeksi langsung ke photoresist (aplikasi dan pengembangan klasik). Panjang gelombang adalah 365 nm, estimasi resolusi sistem adalah 0,5 μm. Zona tepi sekitar 0,5 mm (diameter kerja pelat akan sekitar 11 mm).
Keuntungan yang jelas dari konsep ini:
- pengurangan biaya awal untuk organisasi produksi hingga puluhan atau ratusan kali
- tidak perlu membangun gedung modal dengan infrastruktur pendukung
- mengurangi biaya pemeliharaan operasi saluran seperti itu puluhan atau ratusan kali dalam kaitannya dengan saluran konvensional (dengan mengurangi konsumsi listrik, bahan, mengurangi staf dengan peralatan standar)
- Waktu produksi sampel secara signifikan lebih cepat (dari beberapa minggu ke hari)
- opsi hybrid dimungkinkan, ketika beberapa operasi, tergantung adaptasi, dapat dilakukan pada peralatan "besar" standar (IL, f \ l).
- produksi topeng foto tidak diperlukan, koreksi gambar dimungkinkan jika perlu
Para penulis konsep bahkan memberikan penilaian berikut, membandingkan MegaFab dan Minimal Fab:
Perbandingan yang sangat efektif. Ini terutama untuk
menyukai orang-orang yang bersikeras bahwa Minimal Fab mengganti pabrik penuh, dan ini adalah cara terbaik dan satu-satunya. Nah, di sini ada miliaran, dan di sini jutaan.
Tapi di sinilah bentrokan konsep dengan realitas dimulai.
Realita
Sampai saat ini, level chip CMOS yang diterapkan pada garis Minimal Fab tidak terlalu luar biasa. Membuat sampel yang sangat sederhana seperti sel-NAND dan generator cincin, yang terdiri dari 400 transistor. Ukuran rana adalah beberapa mikron, teknologinya cukup primitif (level akhir 70-an, awal 80-an). Dalam foto tersebut, sampel disajikan pada tahun 2018 di SEMI Jepang.
Dan juga slide dari presentasi, yang menunjukkan rute skematis untuk membuat sampel pada 2013. Rute dari 39 operasi, di persimpangan dari sumber difusi, satu lapisan kabel ...
Proses doping ion saat ini tidak diimplementasikan dalam faktor bentuk Miimal-Fab, meskipun pekerjaan sedang berlangsung. Sejauh ini, energi telah dijanjikan hingga 60 keV, dan dua jenis elemen, B dan P. Tidak jelas bagaimana mencapai energi tinggi dalam ukuran instalasi yang terbatas. Sebagai opsi - implementasi hybrid (lakukan proses pada peralatan konvensional, karena pemegang khusus).
Implementasi setidaknya dua lapisan kabel, untuk berbicara tentang level 1-0,8 mikron, juga belum terlihat. Tidak semua proses PCT telah diimplementasikan.
Tingkat photolithography yang dicapai hari ini oleh pengembang dinamai hingga 0,5 mikron. Dikatakan bahwa ini tampaknya merupakan langkah, tetapi beberapa materi tidak diperlihatkan. Lebih lanjut dalam rencana adalah transisi ke litografi berkas elektron, tetapi ini di masa depan.
Seperti inilah peta jalannya:
Sejauh ini, membandingkan pabrik penuh senilai lima miliar dan jajaran Minimal Fab saat ini terlihat agak menyesatkan. Dan mereka yang memohon hal ini melakukannya karena ketidaktahuan, atau sebaliknya, karena terlalu banyak pengetahuan.
Pengembang konsep sendiri tidak kontras dirinya dengan TSMC, misalnya.
Niche untuk penulis Miniaml Fab terlihat. Gambar tersebut menunjukkan analisis produsen semikonduktor AS (slide dari presentasi 2017).
Sekitar 98 pabrik di Amerika Serikat memproduksi semikonduktor dalam rentang proses dari 0,5 mikron atau lebih, diameter wafer dari 100 ke bawah. Ini adalah produsen volume menengah dan kecil, paling sering. Ini semua jenis (CMOS, MEMS, diskrit) .Dengan tingkat teknologi, ini sudah kira-kira sesuai dengan kemampuan garis Fab Minimal, dengan tingkat ph \ l saat ini (bahkan tanpa sinar elektron). Ada masalah perangkat keras untuk pabrik-pabrik ini. Peralatan baru untuk diameter ini tidak tersedia, dan di sini format Minimal Fab sangat cocok. Menurut pengembang, untuk mengganti kapasitas ini, ribuan baris Minimal Fab diperlukan.
Pada prinsipnya, situasi serupa, tetapi dalam skala yang lebih kecil, ada di negara kita. Kami juga memiliki cukup penguasa lama yang menghasilkan volume kecil menggunakan teknologi King Peas (seri shaggy berbeda dari sepuluh transistor sesuai dengan standar kuda, dll.).
Ceruk kedua yang menarik dan sangat relevan adalah teknologi spesifik.
SOI, MEMS, sensor, sirkuit hybrid (sensor CMOS +, seperti bolometer) diskrit, microwave, operasi backend seperti bumping, koneksi A3B5 ... Semua ini dilakukan pada diameter kecil, biasanya dengan volume kecil. Dan di sini Minimal Fab menang atas implementasi tradisional (dalam foto contoh implementasi struktur MEMS).
Sampai saat ini, telah diumumkan bahwa 5-6 baris pekerjaan Minimal Fab berfungsi penuh untuk pelanggan. Seorang perwakilan dari salah satu perusahaan berbicara di seminar dan berbicara tentang pengalaman lamarannya.
Biasanya, mereka menggunakan peralatan Minimal Fab dalam format hybrid. Artinya, mereka memiliki ruang bersih tradisional dengan peralatan untuk proses Backend (sesuatu seperti interposer untuk menabrak). Dan beberapa unit Minimal Fab mengimplementasikan proses untuk pengolahan kimia.
Promosi dengan kami
Kami memiliki gagasan tentang MinimalFab yang secara berturut-turut
mempromosikan MIET. Mengadakan seminar dan pertemuan dengan pengembang teknologi (dalam kerangka pertemuan, setelah konferensi, perjanjian ditandatangani antara MIET NRU, LLC Tokyo Boeki (RUS) (dengan modal Jepang 100%) dan Asosiasi Universitas yang melatih personel di bidang industri elektronik).
Ada situs berbahasa
Rusia Tokyo BOEKI Rus.
Beberapa tahun yang lalu, ADGEX dengan sangat menyedihkan mengumumkan
"awal era baru dalam dunia mikroelektronika" , dan mengancam akan mulai memasok "perangkat" yang diproduksi di Minimal Fab pada tahun 2018, tetapi ada yang tidak beres.
Menyimpulkan hasil pribadi
- Format Minimal Fab bukan hanya simulator untuk pembelajaran siswa (walaupun, saya akui, beberapa tahun yang lalu saya pikir itu lebih seperti itu)
- Ideal untuk MEMS, sensor, sensor, bolometer, dll.
- cocok untuk perangkat diskrit, microwave, elektronika daya dan bahan khusus, seperti SOI, A3B5. (mungkin dalam implementasi hybrid)
- pilihan yang sangat realistis untuk pembuatan sirkuit bipolar atau CMOS pada level 3 μm dan lebih tinggi, dengan tingkat integrasi yang kecil (misalnya, banyak seri
militer , sepuluh transistor dan tiga resistor dengan ukuran kuda, yang masih dipalsukan) - menjanjikan untuk mengganti penguasa usang dari piring berdiameter kecil dan untuk seri kecil (masalah peralatan lama yang tidak ada yang melakukannya secara fisik)
- sangat menarik adalah implementasi pengemasan \ bumping \ interposers dan sebagainya (dalam kasus seri kecil)
- Level CMOS dari 0,5 mikron hingga 0,25 mikron - mungkin di masa depan, bergantung pada investasi dalam teknologi.
Sebagai opsi dalam mode hybrid (Minimal Fab di pabrik klasik).
- untuk CMOS penuh dan tingkat integrasi besar (di bawah 0,25 μm), ada beberapa prasyarat, bahkan jika ada berkas elektron f \ l. Meski begitu, ukuran dalam bentuk telanjang jauh dari segalanya. Di bawah 0,25 mikron, proses teknis jauh lebih rumit, dan yang paling penting, komponen desain.
- di bawah 0,18mkm - pengembang bahkan tidak melihat paket dalam waktu dekat
- pabrik besar dengan node 28nm dan lebih rendah dapat tidur nyenyak, Minimal Fab bukan pesaing bagi mereka di masa mendatang.
Bahan dan Sumber Daya Minimal Fab
- Rekaman seminar besar di MIET, 2017.
- Video tentang proses pembuatannya sangat jelas.
- Presentasi SEMI EXPO Moscow 2017