Na początku dostępny jest niepozorny surowiec: krzem. Z piasku kwarcowego wytapia się go w ogromnych piecach, tworząc kryształy o cylindrycznym kształcie. Są one następnie cięte na cieniutkie płytki, tzw. wafle. Każdy wafel ma średnicę 30 cm, co odpowiada mniej więcej wielkości rodzinnej pizzy i stanowi później podstawę dla setek, a nawet tysięcy chipów.
Cechą szczególną krzemu jest to, że surowiec ten wykazuje zarówno właściwości przewodzące, jak i izolacyjne. Krzem może więc czasami przewodzić prąd, a czasami nie – w zależności od obróbki. Właśnie ta cecha sprawia, że krzem jest „półprzewodnikiem”.
Wafel: na początku to tylko błyszcząca płytka, ale z niej powstają setki, a nawet tysiące chipów.
Warstwa po warstwie do mózgu współczesnej elektroniki
Teraz rozpoczyna się praca zaawansowana technologicznie. W komorze plazmowej na wafel nakładana jest najpierw warstwa przewodząca lub izolacyjna. Generatory TRUMPF dostarczają w tym celu precyzyjnie sterowaną energię. Utrzymują napięcie, częstotliwość i natężenie prądu dokładnie w zakresie wymaganym przez procesy.
Następnie wafel jest pokrywany lakierem światłoczułym. W ten sposób jest przygotowywany do centralnego elementu produkcji chipów: litografii. Wysokoenergetyczne, ekstremalnie ultrafioletowe światło (EUV) rysuje w lakierze drobne wzory poprzez precyzyjne naświetlanie. W tym zakresie firma TRUMPF odgrywa na całym świecie kluczową rolę, ponieważ laser wysokoenergetyczny jest jednym z najważniejszych elementów tej technologii, jeśli chodzi o najwydajniejsze mikrochipy.
Następnie naświetlone obszary są usuwane w procesie plazmowym, dzięki czemu w materiale powstają bardzo cienkie ścieżki przewodzące. Także tu ważną rolę pełnią generatory TRUMPF, ponieważ sterują tymi złożonymi procesami wytrawiania.
Generatory TRUMPF sterują przepływem prądu i regulują natężenie, napięcie oraz częstotliwość na bardzo precyzyjne wartości.
Centralny element produkcji chipów: komponent najmocniejszego na świecie impulsowego lasera przemysłowego, który stosowany jest do generowania światła, aby umożliwić litografię EUV.
Ekstremalnie ultrafioletowe światło (EUV) znakuje późniejsze ścieżki przewodzące w postaci malutkiego wzoru na światłoczułym lakierze.
Precyzyjna praca w zakresie nano
Kolejnym etapem jest tzw. „domieszkowanie”, w trakcie którego atomy materiału (zwykle bor lub fosfor) są wprowadzane do określonych obszarów powstającego mikrochipa. Także tu generatory TRUMPF zapewniają niezbędną dokładność w procesie. Poszczególne atomy zmieniają przewodność elektryczną krzemu. W ten sposób umożliwiają ukierunkowany przepływ lub blokują przepływ prądu. Ten krok stanowi podstawę cyfrowej logiki komputerów: 0 lub 1 – blokowanie przepływu prądu lub umożliwianie jego przepływu.
Gdy pierwsza warstwa jest gotowa, powierzchnia wafla jest wygładzana w procesie polerowania chemiczno-mechanicznego, aż ponownie uzyska lustrzany połysk. Następnie proces zaczyna się od początku naniesienie warstwy, naświetlanie, wytrwanie, wygładzanie – dziesiątki razy z rzędu. W ten sposób powstają połączone ze sobą struktury, które są miliony razy mniejsze od ziarenka piasku.
Z jednego wafla powstaje do kilku tysięcy pojedynczych chipów.
Obecnie systemy pomiarowe regularnie sprawdzają jakość – także tu zastosowanie znajdują lasery. Najpierw podczas produkcji, później w warunkach obciążenia i temperatury podczas testu. Jest to ważne, ponieważ nawet najmniejsze błędy mogą sprawić, że całe partie zawierające miliony chipów staną się bezużyteczne.
Gdy ostatnia warstwa jest zakończona, laser rozkłada wafel na setki lub tysiące części. Są one montowane pojedynczo na płytkach obwodu drukowanego i w obudowie. Laser pomaga w tym, na przykład odsłaniając punkty styku, zgrzewając przewody lub znakując numery seryjne. Po ostatniej kontroli te malutkie elementy trafiają w końcu jako gotowe mikrochipy do smartfonów, samochodów lub urządzeń medycznych.
Bez firmy TRUMPF nie byłoby sztucznej inteligencji. Nasze rozwiązania laserowe i plazmowe stanowią podstawę nowoczesnej produkcji półprzewodników. Od litografii EUV po zaawansowane rozwiązania w zakresie pakowania: nasze technologie są stosowane wszędzie tam, gdzie kreuje się przyszłość. Niezależnie od tego, czy chodzi o powlekanie, naświetlanie czy trawienie – myśląc o innowacyjności i postępie, nie można pominąć firmy TRUMPF. Myślimy jednak znacznie szerzej: nasze rozwiązania umożliwiają nie tylko osiągnięcie najwyższej wydajności, ale także oszczędne wykorzystanie zasobów. Wspólnie z wiodącymi partnerami technologicznymi opracowujemy innowacje, które zmieniają całe branże.
