Завод по производству полупроводников - Semiconductor fabrication plant

Внешний образ
значок изображения Фото интерьера чистой комнаты фабрики 300 мм. TSMC

в микроэлектроника промышленность, завод по производству полупроводников (обычно называемый сказка; иногда Литейный завод) - это фабрика, где находятся такие устройства, как интегральные схемы производятся.

Бизнес, который управляет полупроводниковой фабрикой с целью изготовления конструкций других компаний, таких как бессистемные полупроводниковые компании, известен как литейный завод. Если литейный завод также не производит свои собственные проекты, он известен как чистое производство полупроводников. Если литейный завод производит свои собственные проекты, он известен как производитель интегрированных устройств (IDM).

Для работы Fabs требуется много дорогих устройств. По оценкам, стоимость строительства новой фабрики превышает миллиард. доллары США со стоимостью до 3–4 млрд долларов не редкость. TSMC вложил 9,3 млрд долларов в Fab15 300 мм вафля производственное предприятие на Тайване.[1] По оценкам тех же компаний, их будущая фабрика может стоить 20 миллиардов долларов.[2]

Центральная часть фабрики - это чистая комната, область, в которой контролируется окружающая среда для удаления всей пыли, поскольку даже одно пятнышко может испортить микросхему, которая имеет наноразмерные характеристики, намного меньшие, чем пыль. Чистое помещение также должно быть защищено от вибрации, чтобы обеспечить возможность выравнивания машин в нанометровом масштабе, и должно поддерживаться в узких диапазонах температуры и влажности. Контроль температуры и влажности имеет решающее значение для минимизации статического электричества. Источники коронного разряда также могут использоваться для уменьшения статического электричества. Часто фабрика будет построена следующим образом: (сверху вниз): крыша, которая может содержать оборудование для обработки воздуха, которое втягивает, очищает и охлаждает наружный воздух, воздухозаборник для распределения воздуха между несколькими напольными блоки фильтров вентилятора, которые также являются частью потолка чистого помещения, самого чистого помещения, которое может иметь или не иметь более одного этажа, [3] чистая подфабрика, которая может содержать системы доставки, очистки, переработки и уничтожения химикатов, и цокольный этаж, который может содержать электрическое оборудование.

Чистая комната - это место, где происходит все производство, и в ней находится оборудование для производства интегральных схем, такое как степперы и / или сканеры для фотолитография, в добавление к травление, уборка, допинг и игра в кости машины. Все эти устройства чрезвычайно точны и поэтому чрезвычайно дороги. Цены на наиболее распространенные единицы оборудования для обработки пластин диаметром 300 мм колеблются от 700 000 долларов США до более 4 000 000 долларов США за каждую, при этом стоимость нескольких единиц оборудования достигает 130 000 000 долларов США каждая (например, сканеры EUV). На типовой фабрике будет несколько сотен единиц оборудования.

История

Обычно прогресс в технологии производства микросхем требует создания совершенно нового завода. В прошлом оборудование для оборудования фабрики было не очень дорогим, и существовало огромное количество небольших фабрик, производящих чипы в небольших количествах. Однако стоимость самого современного оборудования с тех пор выросла до такой степени, что новая фабрика может стоить несколько миллиардов долларов.

Еще одним побочным эффектом стоимости была проблема использования старых фабрик. Для многих компаний эти старые фабрики полезны для производства дизайнов для уникальных рынков, таких как встроенные процессоры, флэш-память, и микроконтроллеры. Однако компаниям с более ограниченным ассортиментом продукции часто лучше либо сдать фабрику в аренду, либо полностью ее закрыть. Это связано с тенденцией увеличения стоимости модернизации существующей фабрики для производства устройств, требующих более новых технологий, которые превышают стоимость совершенно новой фабрики.

Возникла тенденция производить все больше вафли, поэтому каждый шаг процесса выполняется одновременно на все большем и большем количестве микросхем. Цель состоит в том, чтобы распределить производственные затраты (химикаты, производственное время) на большее количество продаваемых чипсов. Невозможно (или, по крайней мере, неосуществимо) модифицировать оборудование для работы с пластинами большего размера. Это не означает, что литейные производства, использующие пластины меньшего размера, обязательно устарели; старые литейные производства могут быть дешевле в эксплуатации, иметь более высокий выход простой щепы и при этом оставаться производительными.

Текущий, по состоянию на 2014 год, современный размер пластин составляет 300 мм (12 дюймов). К 2018 году отрасль намеревалась перейти на пластину размером 450 мм.[4] По состоянию на март 2014 г. Intel ожидает развертывание 450 мм к 2020 году.[5] Кроме того, идет большой толчок к полной автоматизации производства полупроводниковых чипов от начала до конца. Это часто называют "световая фабрика " концепция.

Международная производственная инициатива Sematech (ISMI), расширение консорциума США SEMATECH, спонсирует инициативу «300 мм Prime». Важная цель этой инициативы - дать возможность фабрикам производить большее количество микросхем меньшего размера в ответ на сокращение жизненного цикла бытовой электроники. Логика состоит в том, что такая фабрика может более легко производить небольшие партии и может эффективно переключать свое производство на поставку микросхем для множества новых электронных устройств. Еще одна важная цель - сократить время ожидания между этапами обработки.[6][7]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Начинается строительство гигафаба в Центральном Тайване В архиве 2012-01-29 в Wayback Machine, выдано TSMC 16 июля 2010 г.
  2. ^ «TSMC заявляет, что 3-нм технологический процесс может стоить более 20 миллиардов долларов - TheINQUIRER». theinquirer.net. В архиве из оригинала 12 октября 2017 г.. Получено 26 апреля 2018.
  3. ^ http://www.synustech.com/chn/sub_2_3.php
  4. ^ Отчет за 2011 год В архиве 2012-07-10 в Wayback Machine - Международная технологическая дорожная карта для полупроводников
  5. ^ «Intel заявляет, что 450 мм будут развернуты через десять лет». 2014-03-18. В архиве из оригинала от 13.05.2014. Получено 2014-05-31.
  6. ^ Производители чипов следят за своими отходами
  7. ^ Пресс-релиз ISMI

Рекомендации

  • Справочник по технологии производства полупроводников, второе издание Роберт Деринг и Ёсио Ниши (в твердом переплете - 9 июля 2007 г.)
  • Технология производства полупроводников Майкла Квирка и Джулиана Серда (мягкая обложка - 19 ноября 2000 г.)
  • Основы производства полупроводников и управления процессами Гэри С. Мэй и Костас Дж. Спанос (твердый переплет - 22 мая 2006 г.)
  • Основное руководство по полупроводникам (Essential Guide Series) Джима Терли (мягкая обложка - 29 декабря 2002 г.)
  • Справочник по производству полупроводников (Справочники МакГроу-Хилла) Хвайю Гэн (твердый переплет - 27 апреля 2005 г.)

дальнейшее чтение

внешняя ссылка