Արդյունաբերական նորություններ. Աշխարհի ամենափոքր վաֆլի գործարանը

Նվազագույն վեֆերի գործարանները նորարարական կիսահաղորդչային արտադրության համակարգեր են, որոնք օգտագործում են 0.5 դյույմանոց վեֆլերներ, զգալիորեն կրճատելով արտադրության մասշտաբները և կապիտալ ներդրումները՝ համեմատած ավանդական 12 դյույմանոց վեֆլերների հետ: Այս արտադրական սարքավորումների կապիտալ ներդրումները կազմում են ընդամենը մոտ 500 միլիոն իեն (մոտավորապես 23.8 միլիոն յուան), ինչը թույլ է տալիս ՓՄՁ-ներին և ստարտափներին սկսել կիսահաղորդչային արտադրությունը ավելի ցածր ներդրումներով:

Նվազագույն վաֆլի ֆաբրիկայի տեխնոլոգիայի ակունքները կարելի է հետագծել 2008 թվականին Ճապոնիայում՝ Առաջադեմ արդյունաբերական գիտության և տեխնոլոգիաների ազգային ինստիտուտի (AIST) կողմից նախաձեռնված հետազոտական ​​նախագծից։ Այս նախագծի նպատակն էր ստեղծել կիսահաղորդիչների արտադրության նոր միտում՝ բազմատեսակ, փոքր խմբաքանակով արտադրության հասնելու միջոցով։ Ճապոնիայի էկոնոմիկայի, առևտրի և արդյունաբերության նախարարության կողմից գլխավորված նախաձեռնությունը ներառում էր 140 ճապոնական ընկերությունների և կազմակերպությունների համագործակցություն՝ արտադրական համակարգերի նոր սերունդ մշակելու համար, որի նպատակն էր զգալիորեն կրճատել ծախսերը և տեխնիկական խոչընդոտները, թույլ տալով ավտոմոբիլային և կենցաղային տեխնիկայի արտադրողներին արտադրել իրենց անհրաժեշտ կիսահաղորդիչներն ու սենսորները։

**Նվազագույն վաֆլիի տեխնոլոգիայի առավելությունները.**

1. **Կապիտալ ներդրումների զգալի կրճատում.** Ավանդական խոշոր վաֆլի գործարանները պահանջում են հարյուրավոր միլիարդավոր իեններից ավելի կապիտալ ներդրումներ, մինչդեռ նվազագույն վաֆլի գործարանների նպատակային ներդրումը կազմում է այդ գումարի միայն 1/100-ից մինչև 1/1000-ը: Քանի որ յուրաքանչյուր սարք փոքր է, շղթայի ձևավորման համար մեծ գործարանային տարածքների կամ լուսամփոփների կարիք չկա, ինչը զգալիորեն կրճատում է շահագործման ծախսերը:

2. **Ճկուն և բազմազան արտադրական մոդելներ**: Նվազագույն վաֆլի գործարանները կենտրոնանում են փոքր խմբաքանակով բազմազան արտադրանքի արտադրության վրա: Այս արտադրական մոդելը թույլ է տալիս ՓՄՁ-ներին և ստարտափներին արագորեն հարմարեցնել և արտադրել իրենց կարիքներին համապատասխան՝ բավարարելով անհատականացված և բազմազան կիսահաղորդչային արտադրանքի շուկայի պահանջարկը:

3. **Պարզեցված արտադրական գործընթացներ.** Նվազագույն քանակի վաֆլիների գործարաններում արտադրական սարքավորումները բոլոր գործընթացների համար ունեն նույն ձևը և չափը, իսկ վաֆլիների տեղափոխման տարաները (շաթլերը) ունիվերսալ են յուրաքանչյուր քայլի համար: Քանի որ սարքավորումները և շաթլերը գործում են մաքուր միջավայրում, մեծ մաքուր սենյակներ պահպանելու անհրաժեշտություն չկա: Այս դիզայնը զգալիորեն կրճատում է արտադրական ծախսերը և բարդությունը՝ տեղայնացված մաքուր տեխնոլոգիաների և պարզեցված արտադրական գործընթացների միջոցով:

4. **Էներգիայի ցածր սպառում և կենցաղային էներգիայի օգտագործում.** Արտադրական սարքավորումները նվազագույն վաֆլի գործարաններում նույնպես ունեն ցածր էներգիայի սպառում և կարող են աշխատել ստանդարտ կենցաղային AC100V հոսանքով: Այս բնութագիրը թույլ է տալիս այս սարքերը օգտագործել մաքուր սենյակներից դուրս միջավայրերում՝ էլ ավելի կրճատելով էներգիայի սպառումը և շահագործման ծախսերը:

5. **Կրճատված արտադրական ցիկլեր.** Մեծածավալ կիսահաղորդչային արտադրությունը սովորաբար պահանջում է երկար սպասման ժամանակ պատվերից մինչև մատակարարում, մինչդեռ նվազագույն վաֆլի գործարանները կարող են ապահովել կիսահաղորդչային նյութերի անհրաժեշտ քանակի ժամանակին արտադրություն՝ ցանկալի ժամանակահատվածում: Այս առավելությունը հատկապես ակնհայտ է այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսին է իրերի ինտերնետը (IoT), որոնք պահանջում են փոքր, բարձր խառնուրդի կիսահաղորդչային արտադրանք:

**Տեխնոլոգիայի ցուցադրում և կիրառում**

«CEATEC 2024» ցուցահանդեսում Minimum Wafer Fab Promotion Organization-ը ցուցադրեց լիտոգրաֆիայի գործընթացը՝ օգտագործելով գերփոքր կիսահաղորդչային արտադրական սարքավորումներ: Ցուցադրության ընթացքում դասավորվեցին երեք մեքենաներ՝ լիտոգրաֆիայի գործընթացը ցուցադրելու համար, որը ներառում էր ռեզիստային ծածկույթ, էքսպոզիցիա և մշակում: Վաֆլիների տեղափոխման տարան (շաթլ) բռնվում էր ձեռքում, տեղադրվում էր սարքավորումների մեջ և ակտիվացվում կոճակի սեղմումով: Ավարտից հետո շաթլը վերցվում և տեղադրվում էր հաջորդ սարքի վրա: Յուրաքանչյուր սարքի ներքին կարգավիճակը և առաջընթացը ցուցադրվում էին համապատասխան մոնիտորների վրա:

Այս երեք գործընթացների ավարտից հետո, վաֆլիի կտորը զննվեց մանրադիտակի տակ, որի արդյունքում հայտնաբերվեց «Շնորհավոր Հելոուին» գրությամբ նախշ և դդմի նկարազարդում: Այս ցուցադրությունը ոչ միայն ցուցադրեց վաֆլիի նվազագույն գործարանային տեխնոլոգիայի իրագործելիությունը, այլև ընդգծեց դրա ճկունությունը և բարձր ճշգրտությունը:

Բացի այդ, որոշ ընկերություններ սկսել են փորձարկել նվազագույն վաֆլիի գործարանի տեխնոլոգիան: Օրինակ՝ Yokogawa Electric Corporation-ի դուստր ձեռնարկություն Yokogawa Solutions-ը թողարկել է արդիականացված և գեղագիտականորեն հաճելի արտադրական մեքենաներ, որոնք մոտավորապես խմիչքների վաճառքի ավտոմատի չափ են, որոնցից յուրաքանչյուրը հագեցած է մաքրման, տաքացման և լուսավորման գործառույթներով: Այս մեքենաները արդյունավետորեն կազմում են կիսահաղորդչային արտադրության արտադրական գիծ, ​​և «մինի վաֆլիի գործարանի» արտադրական գծի համար անհրաժեշտ նվազագույն տարածքը ընդամենը երկու թենիսի կորտերի չափ է, որը կազմում է 12 դյույմանոց վաֆլիի գործարանի մակերեսի ընդամենը 1%-ը:

Այնուամենայնիվ, նվազագույն վաֆլի գործարանները ներկայումս դժվարանում են մրցակցել խոշոր կիսահաղորդչային գործարանների հետ: Գերնուրբ սխեմաների նախագծումը, հատկապես առաջադեմ գործընթացային տեխնոլոգիաների մեջ (օրինակ՝ 7 նմ և ավելի ցածր), դեռևս կախված է առաջադեմ սարքավորումներից և մեծածավալ արտադրական հնարավորություններից: Նվազագույն վաֆլի գործարանների 0.5 դյույմանոց վաֆլի պրոցեսները ավելի հարմար են համեմատաբար պարզ սարքերի, ինչպիսիք են սենսորները և MEMS-ները, արտադրության համար:

Նվազագույն վաֆլի գործարանները ներկայացնում են կիսահաղորդչային արտադրության խիստ խոստումնալից նոր մոդել: Բնութագրվելով մանրանկարչությամբ, ցածր գնով և ճկունությամբ, դրանք, ակնկալվում է, որ կապահովեն նոր շուկայական հնարավորություններ ՓՄՁ-ների և նորարարական ընկերությունների համար: Նվազագույն վաֆլի գործարանների առավելությունները հատկապես ակնհայտ են որոշակի կիրառման ոլորտներում, ինչպիսիք են իրերի ինտերնետը, սենսորները և MEMS-ը:

Ապագայում, տեխնոլոգիայի զարգացմանը և հետագա առաջխաղացմանը զուգընթաց, նվազագույն վաֆլիային գործարանները կարող են կարևոր ուժ դառնալ կիսահաղորդչային արտադրության ոլորտում: Դրանք ոչ միայն փոքր բիզնեսներին հնարավորություն են տալիս մուտք գործել այս ոլորտ, այլև կարող են փոփոխություններ մտցնել ամբողջ ոլորտի ծախսերի կառուցվածքում և արտադրական մոդելներում: Այս նպատակին հասնելը կպահանջի ավելի շատ ջանքեր տեխնոլոգիաների, տաղանդների զարգացման և էկոհամակարգի կառուցման ոլորտում:

Երկարաժամկետ հեռանկարում, նվազագույն վաֆլի գործարանների հաջող առաջխաղացումը կարող է խորը ազդեցություն ունենալ ամբողջ կիսահաղորդչային արդյունաբերության վրա, մասնավորապես՝ մատակարարման շղթայի դիվերսիֆիկացման, արտադրական գործընթացի ճկունության և ծախսերի վերահսկման առումով: Այս տեխնոլոգիայի լայն կիրառումը կնպաստի համաշխարհային կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ հետագա նորարարությունների և առաջընթացի խթանմանը: