Производство на полупроводници
ИИ е невъзможен без TRUMPF. Нашите лазерни и плазмени решения са гръбнакът на модерното производство на полупроводници. От EUV литографията до Advanced Packaging: Нашите технологии се използват навсякъде, където се създава бъдещето. Нанасяне на покрития, експозиция или ецване – како търсите иновация и прогрес, не може да подминете TRUMPF. Усилията ни в тази посока продължават: Нашите решения позволяват не само висока производителност, но и щадящи ресурсите процеси. Съвместно с водещи технологични партньори ние разработваме иновации, които променят цели браншове.
Полупроводници без TRUMPF? Немислимо.
Иновациите започват с хората. Тъй като зад прогреса винаги стоят идеи, страст и смелост. Ние оказваме помощ в производството на ново поколение чипове. TRUMPF прави производството на полупроводници по-бързо, по-устойчиво и по-продуктивно. За производители, които искат да създават висококачествени чипове, TRUMPF не е просто доставчик. Ние сме стратегически партньор.
Как TRUMPF спомага за развитието на производството на полупроводници
Нашите технологии осигуряват максимална наличност във всички съществени стъпки на процеса. С тях TRUMPF извежда производството на полупроводници на следващото ниво – по-бързо, по-ефективно и по-устойчиво.
1. Ingot Slicing
От силициевия кристал се отрязват съвсем тънки шайби. Производителите на чипове могат да направят това по особено щадящ за материала начин с лазер.
2. Bare Wafer
Върху празната пластина силиций се нанасят всички структури на полупроводниковия чип.
3. Нанасяне на покриващ слой
Върху пластината се нанася тънък слой материал, напр. от изолатори или проводници. Той е основата за транзистори и връзки.
4. Нанасяне на покритие с фоторезист
Пластината се покрива със светлочувствителен слой лак, за да могат определени зони да бъдат целенасочено експонирани и обработвани.
5. EUV литография
Светлината се проектира чрез шаблон върху лака, създава миниатюрни структурни модели и с тях обозначава по-късните електрически схеми.
6. Ецване
Оголените зони след това се ецват химически или физически и върху материала се образуват бразди, метализирани отвори и проводящи писти.
7. Йонна имплантация
В силиция с висока скорост се въвеждат (легират) чужди атоми. Това променя електрическите свойства и транзисторите могат да комутират.
8. Химико-механично полиране (CMP)
Повърхността на пластината се полира химико-механично. Това позволява многослойна структура при особено усъвършенстваните чипове.
9. Разрязване на пластини
Пластината се разделя на т. нар. Dies. Всеки кристал се превръща по-късно в отделен микрочип. Особено прецизно това се удава с лазер или плазма.
10. Тестване
Всеки чип се изпитва електрически – първо за функция, след това и при натоварване и температура.
Нашите продукти за производство на полупроводници
Нашите лазери и плазмени приложения се използват във всички съществени производствени стъпки от производството на чипове.
Научете повече сега за използването на лазери!
Лазерната технология може да даде своя принос преди, след и по време на почти всяка производствена стъпка от изработката на чипове. Всеки производител на чипове и следващ преработвател има собствен процес на обработка, в която може да използва лазери на различни места.
Как TRUMPF оформя индустрията за производство на чипове
Как високомощните лазери на TRUMPF дават възможност за EUV литографията.
Нашите глобални партньорства
Новите поколения чипове трябва да консумират възможно най-малко енергия. Самите чипове също трябва да бъдат произведени възможно най-икономично, а комплексите трябва да работят денонощно, 365 дни в годината. TRUMPF изпълнява това изискване, като подпомагаме всички важни производители на оборудване за фабрики за чипове в техните производствени решения. Като лидер в иновациите ние доставяме електронни и лазерни решения за по-висока ефективност и устойчивост в производството на микрочипове. От много десетилетия TRUMPF поддържа тесни партньорства с водещите доставчици на полупроводниковата индустрия в Азия, САЩ и Европа. Това изпълнено с доверие и тясно сътрудничество ни позволява да разработваме иновативни решения, които отговарят на високите изисквания на нашите клиенти.
Пример за успешна съвместна работа е дългогодишното и интензивно сътрудничество с ASML, най-големия производител на системи за литография в света. TRUMPF доставя високомощни лазери за технологията EUV и следователно – основната технология за производството на най-мощните микрочипове в света. Освен това генераторите на TRUMPF доставят надеждно и прецизно енергията за процесите на нанасяне на покрития и ецване при производството на силициеви пластини. Лазерната технология на TRUMPF се използва в многобройни приложения, напр. при контрола на качеството на фотомаски и малки структури за чипове.
Свят на суперлативите
Като високотехнологична компания ние активно оформяме бъдещето на полупроводниковата индустрия и с нашите иновации допринасяме значително за цифровата революция. Към следващите стъпки спадат разработването на още по-ефективни производствени решения и изграждането на партньорства с цел по-нататъшно разширяване на границите на технологията.
Get inspired! Semicon‑News, TRUMPF‑Updates, Technik‑Insight
Искате да научите повече?
От тук можете да изтеглите любопитни специализирани статии и Бялата книга (Whitepaper) от света полупроводниковата индустрия или да се свържете с нас.
Това, което винаги сте искали да знаете...
Полупроводник е материал, чиято проводимост е между тази на проводник (напр. мед) и тази на изолатор (напр. стъкло). Типични материали за полупроводници са силиций или германий. Проводимостта може да бъде целенасочено променена чрез легиране (въвеждане на чужди атоми) и външни въздействия като температура или светлина. Благодарение на това полупроводниците са идеални за електронни компоненти като транзистори, диоди и интегрирани електрически схеми. В полупроводниковата индустрия се наблюдава голям ръст благодарение на импулсите от хранилища за данни, ИИ и миниатюризация. Тенденцията е към все по-мощни и същевременно по-малки полупроводници. Експертите наричат това развитие надпревара за нанометри. Лазерните и плазмените технологии на TRUMPF са съществени за процеси като EUV литография, нанасяне на покрития, експозиция и ецване. Без тези технологии производството на най-новото поколение чипове не би било възможно.
Транзисторът е електронен компонент, който служи като прекъсвач или усилвател за електрически сигнали. Той е сърцето на модерната микроелектроника и стои в основата за процесорите, чиповете за съхранение и почти всички цифрови устройства. По-големият брой транзистори в даден чип е равнозначен на по-висока изчислителна мощност.
Полупроводниците по правило преминават няколкостотин, понякога над хиляда производствени стъпки. Производството продължава месеци. Силно опростено, производственият процес на полупроводници може да се опише в десет стъпки:
1. Производството започва с пластина, която е изтеглена от силиций с висока чистота и след това е нарязана на тънки шайби.
2. Пластината се полира, за да се създаде абсолютно гладка повърхност за следващите процеси.
3. Чрез литография се нанася светлочувствителен слой (Photoresist), който по-късно задава структурата на електрическите схеми.
4. С изключително прецизен метод на експозиция като EUV литография върху пластината се проектират миниатюрни модели.
5. След това експонираните зони се проявяват химически, така че желаните структури да станат видими.
6. Чрез процеси на ецване (напр. плазмено ецване) се отстраняват слоеве материал, за да се оформят проводящи писти и транзистори.
7. Следват процеси на легиране, при които се въвеждат чужди атоми, за да се променят електрическите свойства на силиция.
8. Нанасят се множество слоеве от метали и изолатори, за да се създадат сложни връзки между транзисторите.
9. След стотици такива стъпки пластината се тества и се разрязва на отделни чипове (Dies). Този процес се нарича Wafer-Dicing (разрязване на пластина).
10. След това чиповете се опаковат (Packaging), изпитват и се предават за използване в устройства като смартфони, компютри или автомобили.
1. Информационна и комуникационна технология
Полупроводниците управляват изчислителните процеси в компютри, сървъри и смартфони. Те са незаменими в цифровата комуникация, изчисленията в облак и интернета на нещата (IoT).
2. Изкуствен интелект и центрове за данни
Мощните чипове позволяват обработката на огромни количества данни за приложения на ИИ, както и анализа на големи бази данни.
3. Автомобилна промишленост
В автомобилите полупроводниците са съществени за асистиращите системи за водача, електрическата мобилност, инфотейнмънт и автономното шофиране.
4. Медицинска техника
Позволяват прецизна визуализация, системи за диагностика и дори имплантируеми устройства.
5. Промишленост и система за автоматизация
Полупроводниците задвижват сензори, управления и роботика в промишленото производство.
Приложенията на ИИ изискват огромна изчислителна мощност. Колкото по-мощни са чиповете, толкова по-бързо и ефективно могат да се обучат и използват моделите с ИИ. Следователно прогресът в полупроводниковата технология ускорява значително развитието на ИИ. За производството на най-мощните чипове се използва технология на TRUMPF, напр. EUV.
ИИ чиповете са специално разработени процесори, които изпълняват сложни алгоритми за машинно обучение и изкуствен интелект директно върху чипа. Те се отличават от класическите процесори със своята способност едновременно да обработват големи количества данни.
ИИ чиповете се създават в производствен процес с голяма сложност, който комбинира класическите полупроводникови технологии с иновативни методи на опаковане. Първо се изготвят същинските изчислителни ядра, най-често на базата на силиций, в структури с точност до нанометър.
Чиповете трябва да са изключително мощни и енергийно ефективни, за да обработват огромни количества данни в реално време. Затова производителите все повече залагат на Advanced Packaging. При това множество чипове се комбинират в т. нар. интерпозери, които служат като свързващ слой.
Докато силициевите интерпозери са били стандарт дълго време, те достигат границите си по отношение на големина и разходи. Решението: стъклени интерпозери. Стъклото е по-изгодно, може да се обработва на големи панели и позволява сложни пакети от чипове за системи с ИИ. За да бъдат произведени електрическите връзки между слоевете, в стъклото трябва да се пробият милиони миниатюрни отвори, т. нар. Through-Glass-Vias (TGV). Тук също се използва лазерна техника от TRUMPF.
Законът на Мур гласи, че броят на транзисторите върху даден микрочип се удвоява приблизително на всеки две години, докато разходите за изчислителна операция намаляват. Вследствие на това производителността на чиповете постоянно нараства, без размерът им да се увеличава. За да продължи миниатюризацията, се използват технологии като EUV литография и нови архитектури на чиповете (напр. 3D структури). Законът е формулиран през 1965 г. от Гордън Мур, съосновател на Intel. Той не е природен закон, а наблюдение, което отразява скоростта на иновациите в бранша.
1. Миниатюризация и прецизност
Браншът е под изключителен натиск да произвежда все по-малки структури в нанометричния диапазон. EUV литографията и плазмените генератори трябва да работят изключително прецизно, за да се създадат 3D структури върху силициевите пластини. Дори най-малките отклонения водят до брак и високи разходи. Контролът на качеството (метрология) става все по-сложен, тъй като допустимите отклонения са в нанометричния диапазон.
2. Консумирана мощност и устойчивост
Енергийната ефективност е решаваща за намаляването на производствените разходи и достигането на целите на устойчивостта. Затова плазмените генератори и лазерните системи трябва да работят възможно най-ефективно.
3. Вериги на доставки и осигуряване на качеството
Цялата верига на доставки трябва да гарантира качество с нулеви грешки. Слаби места на доставчиците могат да застрашат производството. TRUMPF изисква от партньорите и доставчиците строги стандарти за качество.
4. Наличност на производствени комплекси
Производството на полупроводници е силно концентрирано в Азия. Производителите на оборудване трябва да предоставят на производителите на чипове в цял свят най-високо качество на обслужването, за да се избегнат принудителни спирания на работата. Затова TRUMPF инвестира в регионални сервизни хъбове и технически центрове, напр. в Тайван.
Литографията е централен процес в производството на полупроводници, при който върху силициева пластина се прехвърлят структури за електронни схеми. При това специален модул нанася светлочувствителен слой (Photoresist) върху пластината. След това системата за литография експонира желания модел с помощта на светлина и я проявява химически. Тези структури образуват върху чипа основата за транзистори и други компоненти. Най-прогресивната технология в тази сфера е EUV литографията. Тя използва изключително късовълнова светлина, за да изработи структури с точност до нанометър. Най-мощните микрочипове не могат да бъдат произведени без EUV литография. Тя е решаваща за реализирането на закона на Мур, който предвижда удвояване на броя транзистори на всеки две години.
Пластината е изходната база за производството на микрочипове. Тя се състои от силиций с висока чистота, който първо е изтеглен до монокристал и след това е нарязан на тънки шайби. Тези шайби се полират, за да се създаде абсолютно гладка повърхност. Структурите на електрическите схеми възникват върху пластината чрез литография, експозиция, процеси на ецване и легиране. След стотици стъпки на процеса пластината се тества и се разрязва на отделни чипове („Dies“).
Разрязването на пластини е разделянето на полупроводникови чипове от дадена пластина. Това е централна стъпка в крайната фаза на процеса на обработка на полупроводниците.
Механична разрязване, Stealth-Dicing, ерозивно лазерно разрязване и плазмено разрязване.
Плазменото ецване е метод, при който с помощта на йонизиран газ (плазма) материал се отстранява от повърхността на пластината или се структурира. Този процес е съществен за прецизната структура на чипа.
Устройство, което предоставя високочестотна електрическа енергия за създаване и управление на плазма за производство на чипове.
Through-Glass-Vias (TGV) са микроскопични, проводими метализирани отвори в стъкло, които позволяват електрически съединения между различните слоеве на корпуса на чипа. Те са решаващи за високопроизводителните приложения, защото съкращават пътя на сигналите и минимизират загубите на енергия.
Производството на полупроводници изисква много енергия. Компаниите за полупроводници могат значително да намалят своя CO₂ отпечатък, като заложат на енергийно ефективни технологии и кръгова икономика. Тук технологията на TRUMPF играе ключова роля. За TRUMPF като семейна компания устойчивостта е част от нейната ДНК. Затова при насочените към бъдещето технологии като EUV литографията отдаваме голямо значение на ефективното и икономично използване на енергията и материала.
