Fabrication de semi-conducteurs
Pas d'IA sans TRUMPF. Nos solutions laser et plasma constituent l'épine dorsale de la fabrication moderne de semi-conducteurs. De la lithographie EUV au packaging avancé : nos technologies sont utilisées partout où se construit l'avenir. Qu’il s’agisse de revêtement, d’exposition ou de décapage, quiconque aspire à l’innovation et au progrès ne peut ignorer TRUMPF. Nous anticipons l'avenir : nos solutions permettent non seulement d'atteindre des performances optimales, mais aussi de réaliser des économies de ressources. En collaboration avec des partenaires technologiques de premier plan, nous développons des innovations qui transforment des secteurs entiers.
Des semi-conducteurs sans TRUMPF ? Impensable.
Les innovations commencent par des personnes. Car derrière chaque progrès se cachent des idées, de la passion et du courage. Nous contribuons à la production d'une nouvelle génération de puces. TRUMPF rend la fabrication de semi-conducteurs plus rapide, plus durable et plus efficace. Pour les fabricants qui souhaitent produire des puces haut de gamme, TRUMPF n'est pas qu'un simple fournisseur, mais un véritable partenaire stratégique.
Comment TRUMPF fait progresser la fabrication des semi-conducteurs
Nos technologies garantissent une disponibilité maximale à toutes les étapes essentielles du process. TRUMPF fait ainsi passer la fabrication des semi-conducteurs au niveau supérieur : plus rapide, plus efficace et plus durable.
1. Découpe de lingot (Ingot Slicing)
Des tranches ultra-minces sont découpées dans le cristal de silicium. Le laser permet aux fabricants de puces de réaliser cela d'une manière particulièrement respectueuse des matériaux.
2. Plaquettes nues
Toutes les structures des puces semi-conductrices sont appliquées sur la plaquette de silicium nue.
3. Dépôt (Deposition)
Une fine couche de matériau, comme un isolant ou un conducteur, est déposée sur la plaquette. Il s'agit de la base pour les transistors et les connexions.
4. Perçage de vias/TGV
Des faisceaux laser percent de minuscules contacts (vias) dans les couches isolantes et semi-conductrices. Ils permettent d'introduire des connexions verticales entre les couches de circuits dans les puces 3D.
5. Revêtement en résine photosensible (Photoresist)
La plaquette est recouverte d'une couche de résine photosensible permettant d'exposer et de traiter des zones spécifiques cibles.
6. Lithographie EUV
De la lumière est projetée sur la résine à travers un masque, cela crée de minuscules motifs structurels et dessine ainsi les contours des futurs circuits de commutation.
7. Gravure (Etching)
Les zones exposées sont éliminées par décapage chimique ou physique, créant ainsi des rainures, des vias et des pistes conductrices dans le matériau.
8. Implant ionique
Des atomes étrangers sont introduits à grande vitesse dans le silicium (dopage). Cela modifie les propriétés électriques et les transistors peuvent alors commuter.
9. Polissage chimico-mécanique (CMP)
La surface de la plaquette est lissée de façon chimico-mécanique. Cela permet d'obtenir une structure multicouche, notamment pour les puces avancées.
10. Découpe de plaquette
La plaquette est divisée en ce que l'on appelle des microplaquettes. Chaque microplaquette deviendra par la suite une puce électronique. Ceci peut être réalisé avec une précision particulière grâce à l'utilisation de lasers ou de plasma.
11. Essai
Chaque puce subit des tests électriques ; d'abord fonctionnels, puis sous charge et en température.
Nos produits pour la fabrication de semi-conducteurs
Nos applications laser et plasma sont utilisées dans toutes les étapes de production essentielles pour la fabrication de puces.
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La technologie laser peut apporter sa contribution avant, après et pendant presque chaque étape de fabrication de puces. Chaque fabricant de semi-conducteurs et transformateur possède sa propre chaîne de processus, dans laquelle il peut utiliser des lasers à différents stades.
Comment Trump façonne l'industrie des semi-conducteurs
Comment les lasers à grande puissance de TRUMPF contribuent à la lithographie EUV.
Nos partenariats mondiaux
Les nouvelles générations de puces devraient consommer le moins d'énergie possible. Les puces doivent elles aussi être fabriquées de la manière la plus économe en énergie possible, et les installations fonctionner 24 heures sur 24, 365 jours par an. TRUMPF répond à cette exigence en aidant tous les fournisseurs d'équipements concernés des usines de semi-conducteurs à trouver leurs solutions de fabrication. En tant que leader de l'innovation, nous fournissons des solutions électroniques et laser pour une efficacité et une durabilité accrues dans la production de puces électroniques. Depuis de nombreuses décennies, TRUMPF entretient des partenariats étroits avec les principaux sous-traitants de l'industrie des semi-conducteurs en Asie, aux États-Unis et en Europe. Cette coopération étroite et fondée sur la confiance nous permet de développer des solutions innovantes qui répondent aux exigences élevées de nos clients.
Notre coopération intensive et de longue date avec ASML, le plus grand fabricant mondial de systèmes de lithographie, est un parfait exemple d'une collaboration réussie. TRUMPF fournit un laser à grande puissance pour la technologie EUV, soit une technologie de base pour la production des puces électroniques les plus puissantes au monde. Les générateurs TRUMPF fournissent également de manière fiable et précise l'énergie nécessaire aux procédés de revêtement et de décapage pour la production de plaquettes de silicium. La technologie laser de TRUMPF est utile pour de nombreuses applications, telles que le contrôle qualité des masques photographiques et des plus petites structures de puces.
Un monde de superlatifs
En tant qu'entreprise de haute technologie, nous façonnons activement l'avenir de l'industrie des semi-conducteurs et contribuons de manière significative à la révolution numérique grâce à nos innovations. Les prochaines étapes consistent à développer des solutions de fabrication encore plus efficaces et à élargir nos partenariats afin de repousser encore davantage les limites de la technologie.
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Tout ce que vous avez toujours voulu savoir...
Un semi-conducteur est un matériau dont la conductivité électrique se situe entre celle d'un conducteur (par exemple le cuivre) et celle d'un isolant (par exemple le verre). Les matériaux semi-conducteurs typiques sont le silicium ou le germanium. La conductivité peut être modifiée de manière précise par dopage (introduction d'atomes étrangers) et par des influences externes telles que la température ou la lumière. Cela rend les semi-conducteurs idéaux pour les composants électroniques tels que les transistors, les diodes et les circuits de commutation. L'industrie des semi-conducteurs est en forte croissance, portée par les entrepôts de données, l'IA et la miniaturisation. La tendance est à des semi-conducteurs toujours plus puissants et plus petits. Les experts appellent ce phénomène la course aux nanomètres. Les technologies laser et plasma de TRUMPF sont essentielles pour des procédés tels que la lithographie EUV, le revêtement, l'exposition et le décapage. Sans ces technologies, la production de la dernière génération de puces serait impossible.
Un transistor est un composant électronique qui sert d'interrupteur ou d'amplificateur pour les signaux électriques. Il constitue le cœur de la microélectronique moderne et forme la base des processeurs, des puces mémoire et de la quasi-totalité des appareils numériques. Plus une puce comporte de transistors, plus sa puissance de calcul est élevée.
Un semi-conducteur passe généralement par plusieurs centaines, voire plus d'un millier, d'étapes de fabrication. Sa fabrication prend des mois. De manière très simplifiée, le processus de fabrication des semi-conducteurs peut être décrit en dix étapes :
1. Le processus de fabrication commence avec une plaquette, elle est fabriquée à partir de silicium de haute pureté et découpée en fines tranches.
2. La plaquette est polie afin de créer une surface parfaitement lisse pour les processus suivants.
3. En lithographie, une couche de résine photosensible (Photoresist) est appliquée, elle déterminera plus tard la structure des circuits de commutation.
4. Des procédures d'exposition extrêmement précises telles que la lithographie EUV sont utilisées pour projeter des motifs minuscules sur la plaquette.
5. Les zones exposées sont ensuite développées chimiquement afin que les structures souhaitées deviennent visibles.
6. Des processus de décapage (par exemple, le décapage plasma) permettent d'éliminer des couches de matériau afin de former les pistes conductrices et les transistors.
7. Viennent ensuite les procédés de dopage, au cours desquels des atomes étrangers sont introduits pour modifier les propriétés électriques du silicium.
8. Plusieurs couches de métaux et d'isolants sont appliquées pour créer des connexions complexes entre les transistors.
9. Après des centaines d'étapes de ce type, la plaquette est testée et découpée en puces individuelles (microplaquettes) ; ce processus est appelé découpe de plaquette.
10. Enfin, les puces sont mises dans des boîtiers (Packaging), testées et approuvées pour une utilisation dans des appareils tels que les smartphones, les ordinateurs ou les voitures.
1. Technologies de l'information et de la communication
Les semi-conducteurs contrôlent les processus de calcul des ordinateurs, des serveurs et des smartphones. Ils sont indispensables à la communication numérique, à l'informatique dématérialisée (Cloud-Computing) et à l'Internet des objets (IoT).
2. Intelligence artificielle et centres de données
Les puces à haute performance permettent le traitement d'énormes quantités de données pour les applications IA et l'analyse des mégadonnées.
3. Industrie automobile
Les semi-conducteurs sont essentiels dans les véhicules pour les systèmes d'aide à la conduite, la mobilité électrique, l'infodivertissement et la conduite autonome.
4.Technologie médicale
Les semi-conducteurs permettent de réaliser des images précises, des systèmes de diagnostic et même des dispositifs implantables.
5. Industrie et automatisation
Les semi-conducteurs alimentent les capteurs, les contrôleurs et les robots utilisés dans la fabrication industrielle.
Les applications IA nécessitent une puissance de calcul énorme. Plus les puces sont puissantes, plus les modèles d'IA peuvent être entraînés et déployés rapidement et efficacement. Les progrès réalisés dans le domaine des semi-conducteurs contribuent donc de manière significative au développement de l'IA. Les technologies TRUMPF, telle que l'UVE, sont utilisées pour la fabrication des puces les plus puissantes.
Les puces d'IA sont des processeurs spécialement conçus pour exécuter des algorithmes complexes d'apprentissage automatique et d'intelligence artificielle directement sur la puce. Ils se distinguent des processeurs classiques par leur capacité à traiter de grandes quantités de données en parallèle.
Les puces d'IA sont créées grâce à un processus de fabrication très complexe qui combine les technologies classiques des semi-conducteurs avec des méthodes de packaging innovantes. Tout d'abord, les unités centrales de traitement proprement dites, généralement à base de silicium, sont fabriqués sous forme de structures nanométriques.
Les puces doivent être extrêmement puissantes et économes en énergie afin de traiter d'énormes quantités de données en temps réel. Par conséquent, les fabricants ont de plus en plus recours à des packagings avancés. Dans ce procédé, plusieurs puces sont combinées sur des interposeurs, qui servent de couche de connexion.
Bien que les interposeurs en silicium aient longtemps été la norme, ils atteignent leurs limites en termes de taille et de coût. La solution : des interposeurs en verre. Le verre est moins cher, peut être usiner en grands panneaux et permet la fabrication de boîtiers de puce complexes pour les systèmes IA. Pour créer les connexions électriques entre les couches, des millions de minuscules trous, appelés Through-Glass-Vias (TGV), doivent être percés dans le verre. Ici aussi, on utilise la technologie laser de TRUMPF.
La loi de Moore stipule que le nombre de transistors sur une puce électronique double environ tous les deux ans, tandis que le coût par calcul diminue. Cela permet d'augmenter continuellement les performances des puces sans augmenter leur taille. Pour poursuivre la miniaturisation, des technologies telles que la lithographie EUV et de nouvelles architectures de puces (par exemple, des structures 3D) sont utilisées. La loi a été formulée en 1965 par Gordon Moore, cofondateur d'Intel. Il ne s'agit pas d'une loi naturelle, mais d'une observation qui reflète la rapidité de l'innovation dans ce secteur.
1. La miniaturisation et la précision
L'industrie subit une pression énorme pour produire des structures toujours plus petites, de l'ordre du nanomètre. La lithographie EUV et les générateurs de plasma doivent fonctionner avec une précision extrême pour créer des structures 3D sur des plaquettes de silicium. Même les plus petits écarts entraînent des rejets et des coûts élevés. Le contrôle qualité (métrologie) devient de plus en plus complexe, car les tolérances sont à l'échelle nanométrique.
2. La consommation d'énergie et la durabilité
L'efficacité énergétique est essentielle pour réduire les coûts d'exploitation et atteindre les objectifs de développement durable. Les générateurs de plasma et les systèmes laser doivent donc fonctionner avec une efficacité énergétique maximale.
3. Les chaînes d'approvisionnement et l'assurance qualité
L'ensemble de la chaîne d'approvisionnement doit garantir une qualité zéro défaut. Des faiblesses chez les fournisseurs peuvent mettre la production en péril. TRUMPF exige de ses partenaires et de ses fournisseurs des normes de qualité strictes.
4. La disponibilité des installations de production
La production de semi-conducteurs se concentre principalement en Asie. Les fournisseurs d'équipements doivent fournir aux fabricants de puces un service de la plus haute qualité au niveau mondial afin d'éviter tout temps d'immobilisation. TRUMPF investit donc dans des plateformes de services et des centres technologiques régionaux, par exemple à Taïwan.
La lithographie est un procédé clé dans la fabrication des semi-conducteurs, dans lequel les structures des circuits électroniques sont transférées sur des plaquettes de silicium. Dans ce procédé, un dispositif de revêtement spécial applique une couche de résine photosensible (Photoresist) sur la plaquette. Le système de lithographie expose ensuite les motifs souhaités à l'aide de la lumière et les développe chimiquement. Ces structures constituent la base des transistors et autres composants de la puce. La technologie la plus avancée dans ce domaine est la lithographie EUV. Elle utilise une lumière de longueur d'onde extrêmement courte pour créer des structures de taille nanométrique. Les puces électroniques les plus puissantes ne peuvent être fabriquées sans lithographie EUV. Elle est cruciale pour la mise en œuvre de la loi de Moore, qui prédit un doublement du nombre de transistors tous les deux ans.
Une plaquette est le point de départ de la production de puces électroniques. Elle se compose de silicium de haute pureté, d'abord cultivé sous forme de monocristal puis découpé en fines tranches. Ces tranches sont polies afin d'obtenir une surface parfaitement lisse. Les structures des circuits de commutation sont alors créées sur la plaquette par lithographie, exposition, décapage et dopage. Après des centaines d'étapes de traitement, la plaquette est testée et découpée en puces individuelles (« microplaquettes »).
La découpe de plaquette désigne le processus de séparation des puces semi-conductrices d'une plaquette. Il s'agit d'une étape clé de la partie aval de la chaîne de production des semi-conducteurs.
Le sciage mécanique, découpe rapide (Stealth-Dicing), découpe laser ablative et découpe plasma.
Le décapage plasma est un procédé dans lequel la matière est enlevée ou structurée à la surface de la plaquette à l'aide d'un gaz ionisé (plasma). Ce procédé est essentiel pour obtenir une structure de puce précise.
Il s'agit d'un dispositif qui fournit de l'énergie électrique à haute fréquence pour générer et contrôler le plasma destiné à la fabrication de puces.
Les Through-Glass-Vias (TGV) sont de minuscules vias conducteurs percés dans du verre qui permettent des connexions électriques entre différentes couches d'un boîtier de puce. Ils sont essentiels pour les applications hautes performances car ils raccourcissent les trajets des signaux et minimisent les pertes d'énergie.
La production de semi-conducteurs nécessite beaucoup d'énergie. Les entreprises de semi-conducteurs peuvent réduire considérablement leur empreinte carbone en misant sur des technologies énergétiquement efficace et l'économie circulaire ; la technologie TRUMPF joue un rôle clé à cet égard. En tant qu'entreprise familiale, TRUMPF porte le développement durable dans son ADN. C’est pourquoi, grâce à des technologies d'avenir telles que la lithographie EUV, nous accordons la plus haute importance à une utilisation efficace et parcimonieuse de l’énergie et des matériaux.
