Félvezető-gyártás
A TRUMPF nélkül nincs AI. Lézer- és plazma megoldásaink képezik a modern félvezető-gyártás gerincét. Az EUV litográfiától az Advanced Packaging-ig: Technológiáink mindenhol alkalmazásra kerülnek, ahol a jövő születik. Legyen szó bevonatolásról, expozícióról vagy marásról – aki innovációt és haladást akar, nem mehet el a TRUMPF mellett. Mi egy lépéssel előbbre vagyunk: Megoldásaink nemcsak maximális teljesítményt, hanem erőforráskímélő folyamatokat is lehetővé tesznek. Vezető technológiai partnerekkel együtt olyan innovációkat fejlesztünk ki, amelyek teljes iparágakat változtatnak meg.
Félvezetők TRUMPF nélkül? Elképzelhetetlen.
Az innovációk az emberekkel kezdődnek. Mivel minden haladás mögött ötletek, szenvedély és bátorság rejlik. Támogatjuk a chipek egy új generációjának a gyártását. A TRUMPF gyorsabbá, fenntarthatóbbá és nagyobb teljesítményűvé teszi a félvezetők gyártását. A csúcs-chipeket termelni akaró gyártók számára a TRUMPF nemcsak egy szállító – hanem egy stratégiai partner is.
Hogyan támogatja a TRUMPF a félvezetők gyártását
Technológiáink maximális rendelkezésre állást biztosítanak minden fontos folyamatlépésben. Ezáltal a TRUMPF a következő szintre hozza a félvezető-gyártást – gyorsabb, hatékonyabb és fenntarthatóbb.
1. Ingot Slicing
A szilíciumkristályból hajszálvékony szeletek kerülnek levágásra. A lézer segítségével a chip-gyártók ezt rendkívül anyagkímélő módon tudják megvalosítani.
2. Bare Wafer
A csupasz szilícium lemezre viszik fel a félvezető chipek összes struktúráját.
3. Deposition
Egy vékony, izolátorokból vagy vezetőkből álló anyagréteg kerül a lapkára. Ez a tranzisztorok és az összeköttetések alapja.
4. TGV/Via Drilling
Lézersugarak apró átkötéseket (via) fúrnak a szigetelő- és félvezető rétegekbe. A kapcsolási szintek mintegy függőleges összekapcsolását teszik lehetővé a 3D chipekben.
5. Photoresist coating
A lapkát egy fényérzékeny festékréteggel vonják be, hogy bizonyos tartományokat célzottan meg lehessen világítani és fel lehessen dolgozni.
6. EUV litográfia
A fényt egy maszkon keresztül vetítik a festékre, ez apró struktúramintákat generál és ezáltal kirajzolja a későbbi áramköröket.
7. Etching
A felszabadított területeket kémiailag vagy fizikailag lemaratják és árkok, átkötések és vezetőpályák jönnek létre az anyagban.
8. Ion Implant
Idegen atomokat visznek be (dotálnak) a szilíciumba nagy sebességgel. Ez módosítja az elektromos tulajdonságot és a tranzisztorok képesek kapcsolni.
9. Chemical Mechanical Polishing (CMP)
A lapka felületét vegyileg-mechanikusan simítják. Ez többrétegű struktúrát tesz lehetővé a rendkívül élenjáró chipeknél.
10. Wafer Dicing
A lapkát úgynevezett "dies"-okra különítik el. Minden "die"-ből később egy külön mikrochip lesz. A lézer vagy plazma segítségével sikerül ez rendkívül pontosan.
11. Tesztelés
Minden chipet elektromosan ellenőriznek – először funkcionálisan, később terhelés alatt és hőmérsékleten.
Termékeink a félvezető-gyártáshoz
Lézereink és plazma alkalmazásaink a chip-gyártás minden fontos gyártási lépésében alkalmazásra kerülnek.
Tudjon meg többet most a lézer alkalmazásáról!
A lézertechnológia hozzájárulhat a chip-gyártásban szinte minden egyes gyártási lépés előtt, után és közben. Minden félvezetőgyártónak és újrafeldolgozónak megvan a saját folyamatlánca, amelyben különböző pontokon lézereket tud használni.
Hogyan alakítja a TRUMPF a chipipart
Hogyan teszik lehetővé a TRUMPF nagy teljesítményű lézerei az EUV litográfiát.
Globális partnerségeink
Az új chip-generációk a lehető legkevesebb energiát hivatottak fogyasztani. Magukat a chipeket is a lehető legáramtakarékosabban kell előállítani, és a berendezéseknek a nap minden órájában működniük kell az év 365 napján. A TRUMPF teljesíti ezt a követelményt, támogatva a chip-gyárak minden releváns ellátóját a gyártási megoldásaik keretében. Vezető innovátorként elektronikai- és lézermegoldásokat szállítunk a mikrochipek gyártása területén a még nagyobb hatékonyság és fenntarthatóság érdekében. A TRUMPF több évtizede szoros partnerségeket ápol az ázsiai, az amerikai egyesült államokbeli és az európai félvezetőipar vezető beszállítóival. Ez a bizalomteljes és szoros együttműködés teszi lehetővé számunkra az innovatív megoldások fejlesztését, amelyek megfelelnek ügyfeleink magas elvárásainak.
A sikeres kollaboráció egyik példája az ASML céggel, a litográfiai rendszerek világszerte legnagyobb gyártójával való sokéves és intenzív együttműködés. A TRUMPF szállítja az EUV technológiához szükséges nagy teljesítményű lézert és ezáltal a kulcstechnológiát a világ legnagyobb teljesítményű mikrochipeinek gyártásához. A TRUMPF generátorok a szilícium lapkák gyártásánál is megbízható és pontos energiát szolgáltatnak a bevonatolási és maratási folyamatokhoz. A TRUMPF lézertechnológiát számos alkalmazásban használják, így a fotomaszkok és a legkisebb chip-szerkezetek minőségellenőrzéséhez is.
A szuperlatívuszok világa
Csúcstechnológiai vállalatként aktívan részt veszünk a félvezetőipar jövőjének alakításában, és innovációinkkal mérvadóan hozzájárulunk a digitális forradalomhoz. A következő lépések között a még hatékonyabb gyártási megoldások fejlesztése és a technológia korlátait tovább feszegető partnerségek kiépítése szerepel.
Get inspired! Semicon hírek, TRUMPF frissítések, műszaki rálátás
Többet szeretne megtudni?
Akkor töltse le itt az érdekes szakcikkünket és tanulmányunkat a félvezető-gyártás világából, vagy vegye fel velünk a kapcsolatot.
Amit mindig is tudni akart...
Egy félvezető egy olyan anyag, amelynek elektromos vezetőképessége egy vezető (pl. réz) és egy izolátor (pl. üveg) között van. Jellemző félvezető anyagok a szilícium vagy a germánium. A vezetőképesség célzottan módosítható dotálással (idegen atomok bevitele) és külső behatásokkal, mint a hőmérséklet vagy a fény. Ezáltal a félvezetők ideálisak az elektronikai alkatrészek, mint a tranzisztorok, diódák és integrált áramkörök számára. A félvezetőipar erős növekedésben van, melynek mozgatórugói az adattárházak, az AI és a miniatürizálás. Trend az egyre nagyobb teljesítményű és ugyanakkor egyre kisebb méretű félvezetők. A szakértők ezt a fejlődést nanométer-versenynek nevezik. A TRUMPF lézer- és plazma technológiái létfontosságúak az olyan folyamatok esetén, mint az EUV litográfia, a bevonatolás, az expozíció és a marás. E technológiák nélkül nem lenne lehetséges a legújabb generációjú chipek gyártása.
Egy tranzisztor egy elektronikai alkatrész, amely kapcsolóként vagy erősítőként szolgál az elektromos jelek számára. Ez a modern mikroelektronika központi eleme, és a processzorok, a memória chipek és szinte minden digitális készülék alapját képezi. Több tranzisztor egyetlen chipen egy nagyobb számítástechnikai teljesítménnyel egyenértékű.
Egy félvezető rendszerint több száz, olykor több ezer gyártási lépésen megy keresztül. Gyártása hónapokig tart. Erősen leegyszerűsítve a félvezetők gyártási folyamata tíz lépésben írható le:
1. A gyártás egy lapkával kezdődik, amely nagy tisztaságú szilíciumból áll, amit először egyetlen kristállyá húznak és utána vékony szeletekre vágnak.
2. A lapkát polírozzák, hogy egy abszolút sima felületet nyerjenek a rákövetkező folyamatok számára.
3. A litográfiában egy fényérzékeny réteget (photoresist) visznek fel, amely később megadja az áramkörök struktúráját.
4. Rendkívül pontos megvilágítási eljárással, mint az EUV litográfia, apró mintákat vetítenek a lapkára.
5. Utána a megvilágított tartományokat kémiailag előhívják, hogy a kívánt struktúrák láthatóvá váljanak.
6. Marási folyamatokkal (pl. plazma marás) eltávolítanak anyagrétegeket a vezetőpályák és a tranzisztorok formálásához.
7. Utána dotálási folyamatok következnek, ahol idegen atomokat visznek be, hogy módosítsák a szilícium elektromos tulajdonságait.
8. Több, fémekből és izolátorokból álló réteget visznek fel, hogy komplex összeköttetéseket hozzanak létre a tranzisztorok között.
9. Több száz ilyen lépés után letesztelik és külön chipekre ("dies") vágják a lapkát – ezt az eljárást nevezik Wafer Dicing-nak (lapkavágás).
10. Végül csomagolják (Packaging) és ellenőrzik a chipeket, és jóváhagyják használatukat az olyan készülékekben, mint az okostelefonok, számítógépek vagy gépkocsik.
1. Információs és kommunikációs technológia
Félvezetők vezérlik a számítástechnikai folyamatokat a számítógépekben, a szervereken és az okostelefonokban. Nélkülözhetetlenek a digitális kommunikáció, a felhő alapú számítástechnika és a dolgok internete (IoT) esetén.
2. Mesterséges intelligencia és számítástechnikai központok
Nagy teljesítményű chipek teszik lehetővé a hatalmas adatmennyiségek feldolgozását az AI alkalmazások és a Big Data elemzések esetén.
3. Autóipar
A járművekben a félvezetők létfontosságúak a vezetői asszisztens rendszerek, az e-mobilitás és az autonóm vezetés területén.
4. Orvostechnika
Ezek pontos képalkotást, diagnosztikai rendszereket és akár implantálható készülékeket tesznek lehetővé.
5. Ipar és automatizálás
A félvezetők hajtják az érzékelőket, a vezérlőket és a robotikát az ipari gyártásban.
Az AI alkalmazások hatalmas számítástechnikai teljesítményt igényelnek. Minél nagyobb teljesítményű egy chip, annál gyorsabban és hatékonyabban edzhetők és használhatók az AI modellek. Így a haladás a félvezető technológiában mérvadóan előrelendíti az AI fejlődését. A legnagyobb teljesítményű chipek gyártására TRUMPF technológiát használnak, így az EUV-t.
Az AI chipek speciálisan kifejlesztett processzorok, amelyek komplex algoritmusokat futtatnak le a gépi tanulás és a mesterséges intelligencia számára közvetlenül a chipen. Ezek eltérnek a klasszikus processzoroktól, mivel képesek nagy adatmennyiségeket párhuzamosan feldolgozni.
Az AI chipek egy rendkívül komplex gyártási folyamat nyomán jönnek létre, a klasszikus félvezető technológiák innovatív Packaging eljárásokkal kombinálva. Először a tulajdonképpeni számítástechnikai magokat hozzák létre szilícium alapon, nanométeres struktúrákban.
A chipeknek rendkívül nagy teljesítményűeknek és energiahatékonyaknak kell lenniük, hogy valós időben fel tudják dolgozni a hatalmas adatmennyiséget. Ezért a gyártók egyre inkább az Advanced Packaging-et választják. Ennél több chipet kombinálnak úgynevezett átvezető lapkákon, amelyek összekötő rétegként szolgálnak.
Míg a szilícium átvezető lapkák régóta standardok voltak, méretek és költségek területén saját korlátaikba ütköztek. A megoldás: üveg átvezető lapkák. Az üveg olcsóbb, nagy panelekben dolgozható fel és komplex chip-csomagokat tesz lehetővé az AI rendszerek számára. A rétegek közötti elektromos összeköttetés létrehozásához millió apró lyukat, úgynevezett Through-Glass-Vias (TGV), kell az üvegbe fúrni. Itt is a TRUMPF lézertechnika kerül alkalmazásra.
A Moore-törvény azt mondja, hogy a tranzisztorok száma egy mikrochipen mintegy kétévente megduplázódik, míg a számítási műveletenkénti költségek csökkennek. Ezáltal folyamatosan nő a chipek teljesítőképessége, a méret növelése nélkül. A miniatürizálás folytatásához olyan technológiákat alkalmaznak, mint az EUV litográfia és az új chip-architektúrák (pl. 3D struktúrák). A törvényt 1965-ben Gordon Moore fogalmazta meg, az Intel társalapítója. Nem egy természeti törvény, hanem egy megfigyelés, amely az ágazat innovációs sebességét tükrözi.
1. Miniatürizálás és pontosság
Az iparág hatalmas nyomás alatt áll, hogy egyre kisebb struktúrákat hozzon létre a nanométeres tartományban. Az EUV litográfia és a plazmagenerátorok rendkívül pontosan kell dolgozzanak a 3D struktúrák létrehozásához a szilícium lapkákból. Már a legkisebb eltérések is selejtet és magas költségeket okoznak. A minőségellenőrzés (metrológia) egyre összetettebbé válik, mivel a tűrések a nanométeres tartományban találhatók.
2. Energiafogyasztás és fenntarthatóság
Az energiahatékonyság döntő fontosságú az üzemi költségek csökkentéséhez és a fenntarthatósági célok eléréséhez. A plazmagenerátorok és a lézerrendszerek ezért a lehető leghatékonyabban kell dolgozzanak.
3. Szállítási láncok és minőségbiztosítás
A teljes szállítási láncnak egy nulla hiba minőséget kell biztosítania. A beszállítók gyenge pontjai veszélyeztethetik a gyártást. A TRUMPF szigorú minőségi szabványokat követel partnereitől és beszállítóitól.
4. A gyártóberendezések rendelkezésre állása
A félvezetők gyártása erősen Ázsiára koncentrál. Az ellátóknak az n chip-gyártónak világszerte maximális szervizminőséget kell nyújtaniuk a kieső idők elkerülése érdekében. Ezért a TRUMPF regionális szerviz-hubokba és műszaki központokba beruház, például Tajvanban.
A litográfia egy központi folyamat a félvezető-gyártásban, ahol struktúrákat visznek fel a szilícium lapkákra az elektronikus kapcsolások számára. Ekkor egy speciális bevonatoló készülék egy fényérzékeny réteget (photoresist) visz fel a lapkákra. Utána a litográfiai rendszer megvilágítja a kívánt mintát fény segítségével, és kémiailag előhívja azt. Ezek a struktúrák képezik a chipen található tranzisztorok és egyéb alkatrészek alapját. A legélenjáróbb technológia ezen a területen az EUV litográfia. Extrém rövid hullámú fényt használ a nanométeres finomságú struktúrák létrehozásához. Az EUV litográfia nélkül nem lehetne legnagyobb teljesítményű chipeket gyártani. Ez döntő szerepet játszik a Moore-törvény gyakorlatba ültetésében, amely a tranzisztorok számának kétévente történő növekedését írja elő.
Egy lapka a kiindulási alap a mikrochipek gyártásához. Ez nagy tisztaságú szilíciumból áll, amit először egyetlen kristállyá húznak és utána vékony szeletekre vágnak. Ezeket a szeleteket polírozzák, hogy egy abszolút sima felületet nyerjenek. A lapkákból a litográfia, expozíció, marási folyamatok és dotálás révén áramköri struktúrák jönnek létre. Több száz folyamatlépés után letesztelik és külön chipekre ("dies") vágják a lapkát.
A Wafer Dicing (lapkavágás) a félvezető chipek elkülönítése egy ostyából. Ez a félvezető folyamatlánc back-endjének egyik központi lépése.
Mechanikus fűrész, Stealth-Dicing, ablatív lézeres szeletelés és plazmaszeletelés.
A plazma maratás egy olyan eljárás, melynek során ionizált üveg (plazma) segítségével anyagot távolítanak el a lapka felületéről vagy strukturálnak. Ez a folyamat létfontosságú a pontos chip-struktúra szempontjából.
Egy készülék, amely nagyfrekvenciás elektromos energiát szolgáltat a plazma létrehozásához és vezérléséhez a chip-gyártáshoz.
A Through-Glass-Vias (TGV) apró, vezetőképes átkötések üvegben, amelyek elektromos összeköttetéseket tesznek lehetővé egy chip-csomag különböző rétegei között. Döntő szerepet játszanak a nagy teljesítményű alkalmazásoknál, mivel lerövidítik a jelutakat és minimalizálják az energiaveszteségeket.
A félvezető-gyártáshoz sok energia szükséges. A félvezetőgyártó cégek azonban jelentősen csökkenthetik karbonlábnyomukat a hatékony technológiák és a körkörös gazdaság választásával, itt pedig a TRUMPF technológia kulcsfontosságú szerepet játszik. A fenntarthatóság a TRUMPF-nál mint családi vállalkozás a DNS-ben van. Ezért az olyan jövőbe mutató technológiák esetén, mint az EUV litográfia, nagy hangsúlyt fektetünk az energia és az anyag hatékony és takarékos használatára.
