Fabricación de semiconductores
No hay IA sin TRUMPF. Nuestras soluciones de láser y plasma son la columna vertebral de la fabricación moderna de semiconductores. Desde la litografía EUV hasta el empaquetado avanzado: nuestras tecnologías están presentes allí donde se crea el futuro. Ya se trate de recubrimientos, exposición láser o marcado por abrasión, TRUMPF es imprescindible para quien busca innovación y progreso. Pero somos mucho más ambiciosos: nuestras soluciones no solo permiten el máximo rendimiento sino también procesos eficientes con los recursos. En colaboración con nuestros principales socios tecnológicos, desarrollamos innovaciones que transforman sectores enteros.
¿Semiconductores sin TRUMPF? Impensable.
Las innovaciones comienzan con las personas. Porque detrás de cada avance hay ideas, pasión y coraje. Estamos contribuyendo a producir una nueva generación de chips. Con TRUMPF la fabricación de semiconductores es más rápida, más sostenible y más eficiente. Para los fabricantes que desean fabricar chips de primer nivel, TRUMPF no es un simple proveedor, somos un socio estratégico.
Cómo TRUMPF impulsa la fabricación de semiconductores
Nuestras tecnologías garantizan la máxima disponibilidad en todos los pasos esenciales del proceso. TRUMPF lleva la fabricación de semiconductores al siguiente nivel: más rápida, más eficiente y más sostenible.
1. Corte de lingotes
El cristal de silicio se corta en láminas muy finas. El láser permite a los fabricantes de chips realizar este proceso de forma especialmente respetuosa con el material.
2. Obleas desnudas
Todas las estructuras de los chips semiconductores se aplican sobre la oblea de silicio desnuda o cruda (bare wafer).
3. Deposition
Sobre la oblea se deposita una fina capa de material, de aisladores o conductores. Es la base de los transistores y las conexiones.
4. TGV/Perforación de vías pasantes
Unos haces láser perforan minúsculos pasantes (vías) en capas aislantes y semiconductoras. Permiten, por ejemplo, conexiones verticales entre diferentes capas de circuitos en chips 3D.
5. Recubrimiento fotorresistente
La oblea se recubre de una capa de barniz fotosensible para que se puedan exponer y procesar áreas específicas de forma selectiva.
6. Litografía del ultravioleta extremo (EUV)
La luz se proyecta sobre el barniz a través de una máscara, creando minúsculos patrones estructurales y delineando así los circuitos de conmutación posteriores.
7. Etching
Las áreas expuestas se graban de forma química o física, creando ranuras, pasantes conductores y pistas conductoras en el material.
8. Implante de iones
Los átomos extraños se introducen en el silicio a alta velocidad (dopado). Esto cambia las propiedades eléctricas y los transistores pueden conmutar.
9. Chemical Mechanical Polishing (CMP)
La superficie de la oblea se aplana de forma química y mecánica. Esto permite una estructura multicapa en chips especialmente avanzados.
10. Corte en dados por láser
La oblea se separa en los llamados dados. Cada dado se convertirá más adelante en su propio microchip. Esto se puede conseguir con especial precisión utilizando láser o plasma.
11. Pruebas
Cada chip se somete a pruebas eléctricas: primero en cuanto a su funcionamiento y, posteriormente, también en condiciones de carga y temperatura.
Nuestros productos para la fabricación de semiconductores
Nuestras aplicaciones de láser y plasma se utilizan en todos los pasos de producción necesarios para la fabricación de chips.
Obtenga más información sobre el uso del láser.
La tecnología láser puede contribuir antes, durante y después de prácticamente cada uno de los pasos de la producción de chips. Cada fabricante de semiconductores y empresa transformadora tiene su propia cadena de procesos en la que puede utilizar diversos láseres en diferentes puntos.
Cómo TRUMPF revoluciona la industria de los chips
Cómo los láseres de alta potencia de TRUMPF hacen posible la litografía EUV.
Nuestras alianzas globales
En la actualidad se busca que las nuevas generaciones de chips consuman la menor cantidad de energía posible. También los propios chips deben fabricarse con el menor consumo energético posible y las instalaciones deben funcionar todos los días del año de forma continuada. Con sus soluciones de fabricación, TRUMPF cumple este requisito apoyando a todos los proveedores relevantes de fábricas de chips. Como líderes en innovación, ofrecemos soluciones electrónicas y soluciones láser para una mayor eficiencia y sostenibilidad en la producción de microchips. Desde hace décadas, TRUMPF colabora estrechamente con los principales proveedores de la industria de los semiconductores en Asia, EE. UU. y Europa. Esta estrecha colaboración basada en la confianza nos permite desarrollar soluciones innovadoras que satisfacen las altas exigencias de nuestros clientes.
Un ejemplo de esta fructífera colaboración es la intensa y longeva cooperación con ASML, el mayor fabricante del mundo de sistemas de litografía. TRUMPF suministra el láser de alta potencia para la tecnología EUV y, con ello, la tecnología fundamental para la producción de los microchips más potentes del mundo. Además, en la fabricación de obleas de silicio los generadores de TRUMPF también proporcionan energía de forma fiable y precisa para los procesos de recubrimiento y marcado por abrasión. La tecnología láser de TRUMPF se utiliza en numerosas aplicaciones, como por ejemplo, en el control de calidad de las fotomáscaras y de las más minúsculas estructuras de chips.
Un mundo de superlativos
Como empresa de alta tecnología, damos forma activamente al futuro de la industria de los semiconductores y con nuestras innovaciones contribuimos de forma significativa a la revolución digital. Entre los siguientes pasos se incluye el desarrollo de soluciones de fabricación aún más eficientes y la expansión de las alianzas para seguir traspasando los límites de la tecnología.
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Un semiconductor es un material cuya conductividad se encuentra entre la de un conductor (p. ej., el cobre) y la de un aislador (p. ej., el vidrio). Los materiales semiconductores típicos son el silicio o el germanio. La conductividad se puede alterar de forma selectiva mediante dopado (introducción de átomos extraños) e influencias externas como la temperatura o la luz. Gracias a este proceso los semiconductores son ideales para componentes electrónicos como transistores, diodos y circuitos integrados. La industria de los semiconductores está creciendo fuertemente, impulsada por los almacenes de datos, la IA y la miniaturización. La tendencia actual se dirige hacia semiconductores cada vez más potentes y, al mismo tiempo, más pequeños. Los expertos llaman a este desarrollo la carrera nanométrica. Las tecnologías láser y de plasma de TRUMPF son esenciales para procesos como la litografía EUV, el recubrimiento, la exposición láser y el marcado por abrasión. Sin estas tecnologías no sería posible la producción de chips de última generación.
Un transistor es un componente electrónico que sirve como interruptor o amplificador de señales eléctricas. Es el corazón de la microelectrónica moderna y constituye la base de procesadores, chips de almacenamiento y de prácticamente cualquier dispositivo digital. A mayor cantidad de transistores en un chip, mayor potencia computacional.
Un semiconductor atraviesa normalmente varios cientos de pasos de producción, en ocasiones pueden llegar hasta el millar de pasos. Su fabricación lleva meses. De forma muy simplificada, el proceso de producción de semiconductores se puede describir en diez pasos:
1. La fabricación comienza con una oblea que se extrae a partir de silicio de alta pureza y se corta en láminas finas.
2. La oblea se pule para crear una superficie absolutamente lisa para los procesos posteriores.
3. En la litografía, se aplica una capa fotosensible (barniz fotorresistente) que posteriormente determina la estructura de los circuitos de conmutación.
4. Con ayuda de métodos de exposición láser extremadamente precisos, como la litografía EUV, se proyectan patrones diminutos sobre la oblea.
5. Las áreas expuestas se revelan químicamente para que las estructuras deseadas se hagan visibles.
6. Mediante procesos de marcado por abrasión (p. ej., ataque químico por plasma seco) se van retirando capas de material para formar las pistas conductoras y los transistores.
7. A continuación, tienen lugar procesos de dopado en los que se introducen átomos extraños para modificar las propiedades eléctricas del silicio.
8. Se aplican varias capas de metales y aisladores para crear conexiones complejas entre los transistores.
9. Después de cientos de pasos de este tipo, la oblea se somete a inspección y se corta en chips individuales (dados). A este proceso se le denomina corte de obleas.
10. Finalmente, los chips se empaquetan, se prueban y se aprueban para su uso en dispositivos como teléfonos inteligentes, ordenadores o automóviles.
1. Tecnologías de la información y la comunicación
Los semiconductores controlan los procesos de cálculo en ordenadores, servidores y teléfonos inteligentes. Son indispensables para la comunicación digital, la computación en la nube y el Internet de las cosas (IoT).
2. Inteligencia artificial y centros de datos
Los chips más potentes permiten el procesamiento de enormes cantidades de datos para aplicaciones de IA y análisis de big data.
3. Industria automovilística
Los semiconductores son esenciales en el sector de la automoción para los sistemas de asistencia al conductor, la E-Mobility, el infoentretenimiento y la conducción autónoma.
4. Tecnología médica
Permiten obtener imágenes precisas, sistemas de diagnóstico e incluso dispositivos implantables.
5. Industria y automatización
Los semiconductores propulsan el desarrollo de sensores, mandos y robótica en la fabricación industrial.
Las aplicaciones de IA requieren una enorme potencia computacional. Cuanto más potentes sean los chips, más rápido y eficiente será el entrenamiento y la implementación de los modelos de IA. En consecuencia, los avances en la tecnología de los semiconductores impulsan de manera significativa el desarrollo de la IA. TRUMPF utiliza tecnologías como la EUV para fabricar los chips más potentes del mercado.
Los chips de IA son procesadores diseñados específicamente para ejecutar directamente en el chip algoritmos complejos para el aprendizaje automático y la inteligencia artificial. Se diferencian de los procesadores clásicos en su capacidad para procesar grandes cantidades de datos de forma simultánea.
Los chips de IA se crean mediante un proceso de fabricación altamente complejo que combina las clásicas tecnologías de semiconductores con innovadores métodos de empaquetado. En primer lugar, los núcleos de procesamiento propiamente dichos, normalmente basados en silicio, se fabrican en estructuras nanométricas.
Los chips deben ser extremadamente potentes y energéticamente eficientes para poder procesar enormes cantidades de datos en tiempo real. Por ello, los fabricantes apuestan cada vez más por el empaquetado avanzado. En este proceso se combinan varios chips en los llamados intercaladores o interposer en inglés, que sirven como capa de conexión.
Si bien los intercaladores de silicio han sido el estándar durante mucho tiempo, están llegando a sus límites en términos de tamaño y costes. La solución: intercaladores de cristal. El cristal es más barato, se puede procesar en paneles de gran tamaño y permite paquetes de chips complejos para sistemas de IA. Para crear las conexiones eléctricas entre las capas, se deben perforar en el cristal millones de minúsculos orificios conocidos como Through Glass Vias (TGV). También aquí se utiliza la tecnología láser de TRUMPF.
La Ley de Moore estipula que el número de transistores en un microchip se duplica aproximadamente cada dos años, mientras que los costes por operación de cálculo disminuyen. Esto permite un incremento continuado del rendimiento de los chips sin aumentar su tamaño. Para avanzar en la miniaturización, se utilizan tecnologías como la litografía EUV y nuevas arquitecturas de chips (p. ej., estructuras 3D). La ley fue formulada en 1965 por Gordon Moore, cofundador de Intel. No se trata de una ley de la naturaleza, sino de una simple observación que refleja la velocidad de innovación en el sector.
1. Miniaturización y precisión
La industria está sometida a una enorme presión para producir estructuras cada vez más pequeñas, a escala nanométrica. Los generadores de plasma y la litografía EUV deben funcionar con extrema precisión para crear estructuras 3D sobre obleas de silicio. Incluso las desviaciones más pequeñas se traducen en desechos y costes elevados. El control de calidad (metrología) es cada vez más complejo, dado que las tolerancias se encuentran en la escala nanométrica.
2. Consumo energético y sostenibilidad
La eficiencia energética es crucial para reducir los costes de servicio y alcanzar los objetivos de sostenibilidad. Por este motivo, los generadores de plasma y los dispositivos láser deben funcionar de la forma más eficiente energéticamente hablando.
3. Cadenas de suministro y aseguramiento de la calidad
Toda la cadena de suministro debe garantizar una calidad cero defectos. Las puntos débiles de los proveedores pueden poner en peligro la producción, por lo que TRUMPF exige estrictos estándares de calidad a sus socios y proveedores.
4. Disponibilidad de las plantas de producción
La producción de semiconductores se concentra principalmente en Asia. Los proveedores de equipos deben ofrecer la máxima calidad a los fabricantes de chips de todo el mundo para evitar tiempos de inactividad. Por ello, TRUMPF invierte en centros de servicio regionales y centros tecnológicos, por ejemplo, en Taiwán.
La litografía es un proceso clave en la fabricación de semiconductores, en el que las estructuras de los circuitos electrónicos se transfieren a obleas de silicio. En este proceso, un dispositivo de recubrimiento especial aplica una capa sensible a la luz (barniz fotorresistente) a la oblea. A continuación, el sistema de litografía expone los patrones deseados mediante luz y los revela químicamente. Estas estructuras constituyen la base de los transistores y otros componentes del chip. La tecnología más avanzada en este campo es la litografía EUV. Utiliza luz de longitud de onda extremadamente corta para crear estructuras de tamaño nanométrico. Los microchips más potentes no se pueden fabricar sin la litografía EUV. Es crucial para la implementación de la Ley de Moore, que predice una duplicación del número de transistores cada dos años.
Una oblea es el punto de partida para la producción de microchips. Se compone de silicio de alta pureza que primero se somete a un proceso de crecimiento por extracción hasta formar un monocristal y luego se corta en láminas finas. Estas láminas se pulen para crear una superficie absolutamente lisa. Las estructuras de los circuitos de conmutación se crean en la oblea mediante litografía, exposición láser, procesos de marcado por abrasión y dopado. Después de cientos de pasos de proceso, la oblea se somete a inspección y se corta en chips individuales ("dados").
El corte de obleas (wafer dicing) hace referencia al proceso de separar chips semiconductores de una oblea. Este es un paso clave en la fase final (back end) de la cadena de procesamiento de semiconductores.
Aserrado mecánico, Stealth-Dicing o corte furtivo, corte por ablación láser y corte por plasma.
El ataque químico por plasma seco es un proceso en el que se elimina o texturiza material de la superficie de la oblea aplicando gas ionizado (plasma). Este proceso es esencial para una estructura de chip precisa.
Un dispositivo que suministra energía eléctrica de alta frecuencia para generar y controlar el plasma para la fabricación de chips.
Las Through Glass Vias (TGV) son minúsculas conexiones pasantes conductoras en el cristal que permiten conexiones eléctricas entre diferentes capas de un paquete de chip. Son cruciales para aplicaciones de alta potencia porque acortan el recorrido de las señales y minimizan la pérdida de energía.
La producción de semiconductores requiere una ingente cantidad de energía. Las empresas de semiconductores pueden reducir significativamente su huella de CO₂ apostando por tecnologías energéticamente eficientes y por la economía circular. En este sentido, la tecnología de TRUMPF desempeña un papel fundamental, dado que la sostenibilidad forma parte del ADN de TRUMPF como empresa familiar. Por este motivo, con tecnologías vanguardistas como la litografía EUV, damos la máxima importancia a un uso eficiente y económico de la energía y los materiales.
