Войти
| Внешнее изображение | |
|---|---|
 Фотография интерьера чистой комнаты 300-мм фабрики управляется TSMC |
В индустрии микроэлектроники - завод по производству полупроводников (обычно называемый fab ; иногда литейный завод ) - это фабрика, на которой производятся такие устройства, как интегральные схемы.
Бизнес, который управляет полупроводниковой фабрикой с целью изготовления конструкций других компаний, таких как полупроводниковые компании без фабрик, известен как литейный завод. Если литейный завод также не производит своих собственных разработок, он известен как литейный завод по производству полупроводников. Если литейный завод производит собственные разработки, он известен как производитель интегрированных устройств (IDM).
Для работы Fabs требуется много дорогих устройств. По оценкам, стоимость строительства новой фабрики превышает миллиард США. долларов со стоимостью до 3–4 млрд долларов не редкость. TSMC инвестировала 9,3 миллиарда долларов в производство Fab15 300 мм пластин на Тайване. Те же оценки компании предполагают, что их будущая фабрика может стоить 20 миллиардов долларов.
Центральной частью фабрики является чистая комната, область, где контролируется среда для удаления всей пыли, поскольку даже одно пятнышко может испортить микросхему, наноразмерные характеристики которой намного меньше, 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 строится 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 установленными на полу блоки фильтров вентиляторов, которые также являются частью потолка чистого помещения, самого чистого помещения, которое может иметь или не иметь более одного этажа, чистого подфабрика, который может содержать системы доставки, очистки, рециркуляции и уничтожения химикатов, и цокольный этаж, на котором может находиться электрическое оборудование.
Чистая комната - это место, где происходит все производство, и в ней есть оборудование для производства интегральных схем, такое как степперы и / или сканеры для фотолитографии, в дополнение к машины для травления, очистки, легирования и кубики. 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 некоторых единиц оборудования достигает 130 000 000 долларов США каждая (например, сканеры EUV). На типовой фабрике будет несколько сотен единиц оборудования.
Обычно продвижение в технологии производства микросхем требует строительства совершенно нового завода. В прошлом оборудование для оснащения 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 является проблема использования старых фабрик. Для многих компаний эти старые фабрики полезны для производства проектов 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.
Имеется тенденция производить все более крупные пластины, поэтому каждый этап процесса выполняется на все большем количестве микросхем одновременно. 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 предприятия могут быть дешевле в эксплуатации, иметь более высокий выход простой щепы и при этом оставаться производительными.
Текущий, по состоянию на 2014 год, современный размер пластины составляет 300 мм (12 дюймов). Промышленность намеревалась перейти на пластину размером 450 мм к 2018 году. По состоянию на март 2014 года Intel ожидает развертывания 450 мм к 2020 году. Кроме того, идет большой толчок к полной автоматизации производства полупроводниковых чипов из начало до конца. Это часто называют концепцией «световой поток ».
Международная производственная инициатива Sematech (ISMI), являющаяся расширением американского консорциума 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.
