Video: Chip Manufacturing - How are Microchips made? | Infineon (Nobyembre 2024)
Sa likod ng lahat ng mga bagong gadget at lahat ng mga cool na application na aming pinapatakbo ay namamalagi ang mga processors, memorya, at iba pang mga sangkap na gumagawa ng mga system. At sa likod ng lahat ng teknolohiyang proseso ng semiconductor - ang kumplikadong hanay ng mga disenyo, tool, materyales, at mga hakbang sa pagproseso na kinakailangan upang makabuo ng mga nagtatrabaho transistor na maliit na 4, 000 sa kanila ay maaaring magkasya sa lapad ng isang buhok ng tao at magtipon ng bilyun-bilyon sa kanila sa isang maliit na tilad walang mas malaki kaysa sa iyong kuko.
Batay sa Semicon West noong nakaraang linggo, ang taunang palabas na nakatuon sa teknolohiya ng proseso kumpara sa mga processors o mga end-user na aparato, lumilitaw na ang buong industriya ay naghanda upang ilipat ang bagong produksiyon sa 450 mm wafers, simula sa susunod na limang taon .
Ngayon, halos lahat ng mga mahahalagang processor at memorya ay ginawa sa 300mm wafers, mga 12-pulgada sa kabuuan. Ngunit ang pinakamalaking mga chipmaker ay pinag-uusapan ng maraming taon tungkol sa paglilipat sa 450mm na wafer na teknolohiya - mga wafer na halos 18-pulgada sa kabuuan - dahil ang mga mas malalaking wafer ay maaaring humawak ng higit sa dalawang beses sa bilang ng mga chips, ngunit sana ay makabuluhang mas mababa sa dalawang beses kaysa sa 300mm manufacturing . Hanggang sa kamakailan-lamang na marami sa mga kagamitan sa mga supplier ang nag-drag sa kanilang mga paa dahil ang huling malaking paglipat mula 200mm hanggang 300mm ay natapos ang gastos sa kanila sa pananaliksik at pag-unlad na may kaunting maliit na maipakita para dito. Ngunit ngayon, tila, halos lahat ay nakakasakay sa ideya.
Sa kumperensya, si Paul A. Farrar, pangkalahatang tagapamahala ng Global 450 Consortium, isang pangkat ng nangungunang mga kumpanya ng paggawa ng semiconductor kabilang ang GlobalFoundries, Intel, IBM, Samsung, at TSMC na headquartered sa paligid ng College of Nanoscale Science and Engineering sa Albany, ay nagpakita ng roadmap na kasama ang 450mm na demonstrasyon noong 14nm noong 2013 hanggang 2015 kasama ang kagamitan na handa para sa mga tagagawa ng chip sa 10nm at lampas sa 2015 hanggang 2016.
Ang lahat ng mga malalaking tagagawa ay tinalakay ang 450mm tool. Sinabi ni Nikon na nakatanggap ito ng isang order mula sa G450 Consortium para sa isang 450mm 193nm ArF immersion scanner na gagamitin para sa pag-unlad ng proseso, at sinabi na natanggap din ito ng isang order mula sa isang hindi pinangalanan na "pangunahing tagagawa ng aparato." Sinabi ng ASML na magpapadala ito ng 450mm matinding ultraviolet lithography (EUV) at mga tool sa paglulubog sa parehong oras. Ipinakita ni Canon kung ano ang sinabi nito ay ang unang optically patterned 450mm wafer, habang ang Molecular Imprints ay nagpakita ng mga resulta para sa isang 450mm wafer na patterned gamit ang nano-imprint lithography.
Ang isang bagay na tila nagmamaneho sa paglipat na ito ay ang pagtaas ng gastos ng pagmamanupaktura sa mas maliliit na node. Habang pinag-uusapan ng industriya ang tungkol sa lVograpiya ng EUV sa loob ng maraming taon at ang ASML sa partikular ay nagbabanggit ng mga pagpapabuti, hindi pa ito handa para sa produksyon, dahil hindi pinapayagan ng kasalukuyang mga tool para sa bilis at dami ng hinihiling ng mga tagagawa, sa bahagi dahil sa mga isyu sa ang mapagkukunan ng kuryente. Sinabi ng ASML na mayroon na ngayong 11 mga sistema ng EUV sa larangan, at may mga plano para sa isang bagong henerasyon ng mga tool na may mas mahusay na mapagkukunan ng kapangyarihan, ngunit walang gumagawa ng full-scale manufacturing sa EUV dahil ang mga tool ay hindi mabilis at maaasahan sapat.
Sa halip, ginagamit ng mga tagagawa ang kasalukuyang kasangkapan sa paglulubog ng 193nm, at sa 20nm at sa ibaba, pinipilit silang gumamit ng mga tool nang dalawang beses sa mga kritikal na layer ng wafer upang makuha ang katumpakan na kailangan nila. Ang dobleng pag-patterning na ito - at potensyal na quad-patterning - ay nagdaragdag ng oras at gastos sa paggawa ng wafer.
Tulad ng nabanggit ng CEO ng GlobalFoundries na si Ajit Manocha sa isang pangunahing tono, ang gastos ng lithography ay nagsisimula na mangibabaw ang kabuuang mga gastos sa pagmamanupaktura ng wafer. Sa pamamagitan ng multi-patterning sa mga scanner ng paglulubog, mas masahol pa ito. "Kailangan namin ng EUV at ang EUV ay hindi pa rin handa, " aniya.
Sa iba pang mga lugar, napag-usapan ni Manocha ang pangangailangan para sa pagbabago ng foundry sa panahon ng kadaliang kumilos, tinalakay ang lahat mula sa proseso ng Finxet ng kumpanya sa 14X sa iba pang mga pamamaraan tulad ng FD-SOI, nanowires, at III-V compound semiconductors (mahalagang chips na gumagamit ng mas maraming mga kakaibang materyales ). Kapansin-pansin, binanggit niya ang isang posibleng paglipat sa III-V FinFETs sa 2017 para sa 7nm, kahit na hindi ito tunog tulad ng isang tiyak na pangako.
Aniya, ang mga pinakamalaking hamon na kinakaharap ng industriya ay ang mga pang-ekonomiya. Sa 180nm node, mayroon lamang 15 mga layer ng mask; sa 20nm / 14nm node, mayroong higit sa 60 mga layer ng mask, at ang bawat layer ay nag-aalok ng mas maraming mga pagkakataon para sa kabiguan, anuman sa alinman sa maaaring gumawa ng isang buong wafer na hindi nagagawa. "Ang lahat ng ito talaga, talagang nagdaragdag, " aniya, na nagpapakita kung paano ang gastos ng disenyo ng chip sa 130nm (na karaniwan sa nangungunang gilid ng isang dekada na ang nakakaraan, at ginagamit pa rin ng ilang mga trailing-edge chips), ay $ 15 milyon ; sa 20nm, ito ay $ 150 milyon. Katulad nito, ang gastos ng disenyo ng proseso ay tumaas mula sa $ 250 milyon hanggang $ 1.3 bilyon, at ang tela sa paggawa ng chip ay nadagdagan mula sa $ 1.45 bilyon hanggang sa $ 6.7 bilyon ngayon.
Upang labanan ito, ang iba pang mga tool ng mga nagtitinda ay pinag-uusapan ang mga pamamaraan na lampas sa lithography, tulad ng chip-stacking na may through-silicon vias (TSV) na idinisenyo upang makagawa ng maraming mga layer ng chips; at mga bagong tool para sa pagpapalabas at pagtanggal ng mga materyales. Ang mga kumpanyang kasama ang mga Inilapat na Materyales, LAM Research, Tokyo Electron, at KLA-Tencor ay nagtutulak sa kanilang mga solusyon.
Sa iba pang mga balita mula sa palabas, si Karen Savala, pangulo ng SEMI Americas, ay nagsalita tungkol sa "renaissance" ng pagmamanupaktura ng US at ang papel ng industriya ng semiconductor, na nagsasabing ang industriya ngayon ay nagkakahalaga ng 245, 000 direktang trabaho at tungkol sa isang milyong kabuuang mga trabaho sa US chain chain.
Inaasahan ng SEMI na bumaba nang kaunti ang paggastos ng kagamitan sa taong ito, na sinundan ng isang 21 porsiyento na pagtaas sa susunod na taon, dahil sa karamihan sa patuloy na paggasta ng pagsungkit para sa 20nm manufacturing, bagong NAND flash fabrication halaman na ramping at pag-upgrade ng Intel ng tela nito sa Ireland.
