Halvledartillverkning
Ingen AI utan TRUMPF. Våra laser- och plasmalösningar är ryggraden i modern halvledartillverkning. Från EUV-litografi till avancerad paketering: Våra teknologier används överallt där framtiden skapas. Oavsett om det gäller beläggning, exponering eller etsning – den som söker innovation och framsteg kan inte missa TRUMPF. Vi tänker framåt: Våra lösningar möjliggör inte bara topprestanda utan även resurseffektiva processer. Tillsammans med ledande teknologipartners utvecklar vi innovationer som förändrar hela branscher.
Halvledare utan TRUMPF? Otänkbart.
Innovationer börjar med människor. För bakom varje framsteg ligger idéer, passion och mod. Vi hjälper till att producera en ny generation av chips. TRUMPF gör halvledartillverkning snabbare, mer hållbar och effektivare. För tillverkare som vill bygga förstklassiga chips är TRUMPF inte bara en leverantör – vi är en strategisk partner.
Hur TRUMPF för halvledartillverkningen framåt
Våra teknologier säkerställer maximal tillgänglighet i alla viktiga processteg. Detta tar halvledartillverkning till nästa nivå – snabbare, effektivare och mer hållbart.
1. Götskärning
Ultratunna skivor skärs från kiselkristallen. Lasern gör det möjligt för chiptillverkare att göra detta på ett särskilt materialvänligt sätt.
2. Bare Wafer
Alla strukturer hos halvledarchipsen appliceras på den rena kiselskivan.
3. Deposition
Ett tunt lager av material, såsom isolatorer eller ledare, placeras på wafern. Det är grunden för transistorer och anslutningar.
4. TGV/Via-borrning
Laserstrålar borrar små vias i isolerande och halvledande lager. De möjliggör till exempel vertikala anslutningar mellan kretslager i 3D-chips.
5. Fotoresistbeläggning
Wafern beläggs med ett ljuskänsligt lacklager så att specifika områden kan exponeras och bearbetas på ett riktat sätt.
6. EUV-litografi
Ljus projiceras på lacken genom en mask, vilket skapar små strukturella mönster och därmed skisserar de efterföljande kretsarna.
7. Etching
De exponerade områdena etsas bort kemiskt eller fysiskt, vilket skapar gropar, vias och ledande spår i materialet.
8. Jonimplantation
Främmande atomer introduceras i kislet med hög hastighet (dopning). Detta ändrar de elektriska egenskaperna och transistorerna kan växla.
9. Kemisk-mekanisk polering (CMP)
Waferns yta slätas ut kemiskt och mekaniskt. Detta möjliggör en flerskiktad struktur i särskilt avancerade chips.
10. Wafer Dicing
Wafern delas upp i så kallade dies. Varje die blir senare ett eget mikrochip. Särskild precision kan uppnås med hjälp av lasrar eller plasma.
11. Testning
Varje chip genomgår elektriska tester – först funktionellt, senare även under belastning och temperatur.
Våra produkter för halvledartillverkning
Våra laser- och plasmaapplikationer används i alla viktiga produktionssteg inom chiptillverkning.
Här får du reda på mer om användningen av lasern!
Laserteknologi kan bidra före, efter och under nästan varje enskilt produktionssteg i chiptillverkningen. Varje halvledartillverkare och vidare tillverkare har sin egen processkedja där de kan använda lasrar på olika punkter.
Hur TRUMPF formar chipindustrin
Hur TRUMPFs högpresterande lasrar möjliggör EUV-litografi.
Våra globala partnerskap
Nya generationer av chips bör förbruka så lite energi som möjligt. Även själva chipsen bör tillverkas på det mest energieffektiva sättet, och anläggningarna bör vara igång dygnet runt, 365 dagar om året. TRUMPF uppfyller detta krav genom att stödja alla relevanta utrustningsleverantörer till chipfabriker med deras tillverkningslösningar. Som en innovationsledare levererar vi elektronik- och laserlösningar för ökad effektivitet och hållbarhet vid produktion av mikrochips. TRUMPF har upprätthållit nära partnerskap med de ledande leverantörerna inom halvledarindustrin i Asien, USA och Europa i flera decennier. Detta förtroendefulla och nära samarbete gör det möjligt för oss att utveckla innovativa lösningar som möter våra kunders höga krav.
Ett exempel på ett framgångsrikt samarbete är det långvariga och intensiva samarbetet med ASML, världens största tillverkare av litografisystem. TRUMPF levererar den högpresterande lasern för EUV-teknologi, och därmed kärnteknologin för produktionen av världens effektivaste mikrochips. TRUMPF generatorer levererar även tillförlitligt och exakt energi för beläggnings- och etsningsprocesserna vid tillverkning av kiselskivor. Laserteknologi från TRUMPF används i en mängd olika tillämpningar, såsom kvalitetskontroll av fotomasker och de allra minsta chipstrukturerna.
En värld full av rekord
Som ett högteknologiskt företag formar vi aktivt framtiden för halvledarindustrin och bidrar avsevärt till den digitala revolutionen med våra innovationer. I nästa steg vill vi utveckla ännu effektivare tillverkningslösningar och utöka partnerskap för att ytterligare tänja på teknologins gränser.
Get inspired! Semicon-nyheter, TRUMPF-uppdateringar, teknikinsikter
Vill du veta mer?
Ladda då ner spännande artiklar och vitböcker om halvledarproduktion här, eller kontakta oss gärna.
Saker du alltid velat veta...
En halvledare är ett material vars elektriska ledningsförmåga ligger mellan en ledares (t.ex. koppar) och en isolators (t.ex. glas). Typiska halvledarmaterial är kisel eller germanium. Konduktiviteten kan specifikt förändras genom dopning (införande av främmande atomer) och yttre påverkan som temperatur eller ljus. Detta gör halvledare idealiska för elektroniska komponenter som transistorer, dioder och integrerade kretsar. Halvledarindustrin växer starkt, drivet av datalager, AI och miniatyrisering. Trenden går mot allt effektivare men mindre halvledare. Experter kallar denna utveckling för nanometerkapplöpning. Laser- och plasmateknologier från TRUMPF är viktiga för processer som EUV-litografi, beläggning, exponering och etsning. Utan dessa teknologier skulle produktionen av den senaste generationen chips inte vara möjlig.
En transistor är en elektronisk komponent som fungerar som en strömbrytare eller förstärkare för elektriska signaler. Det är hjärtat i modern mikroelektronik och utgör grunden för processorer, minneschips och nästan alla digitala enheter. Fler transistorer i ett chip motsvarar högre datorkraft.
En halvledare går vanligtvis igenom flera hundra, ibland över tusen, tillverkningssteg. Det tar månader att tillverka. På ett mycket förenklat sätt kan halvledartillverkningsprocessen beskrivas i tio steg:
1. Tillverkningsprocessen börjar med en wafer, som är tillverkad av högrent kisel och skuren i tunna skivor.
2. Wafern poleras för att skapa en helt slät yta för efterföljande processer.
3. Vid litografi appliceras ett ljuskänsligt lager (fotoresist) som senare bestämmer kretsarnas struktur.
4. Extremt exakta exponeringsmetoder som EUV-litografi används för att projicera små mönster på wafern.
5. De exponerade områdena framkallas sedan kemiskt så att de önskade strukturerna blir synliga.
6. Etsningsprocesser (t.ex. plasmaetsning) används för att ta bort materiallager för att bilda ledarspår och transistorer.
7. Detta följs av dopningsprocesser där främmande atomer introduceras för att förändra kiselns elektriska egenskaper.
8. Flera lager av metaller och isolatorer appliceras för att skapa komplexa kopplingar mellan transistorerna.
9. Efter hundratals sådana steg testas wafern och skärs i individuella chips (dies) – denna process kallas wafer-dicing.
10. Slutligen paketeras (Packaging), testas och godkänns chipsen för användning i enheter som smartphones, datorer eller bilar.
1. Informations- och kommunikationsteknologi
Halvledare styr beräkningsprocesserna i datorer, servrar och smartphones. De är oumbärliga för digital kommunikation, molntjänster och sakernas internet (IoT).
2. Artificiell intelligens och datacenter
Högpresterande chips möjliggör bearbetning av enorma mängder data för AI-applikationer och stordataanalyser.
3. Bilindustrin
Halvledare är viktiga i fordon för förarstödsystem, e-mobilitet, infotainment och autonom körning.
4. Medicinteknik
De möjliggör exakt avbildning, diagnostiska system och till och med implanterbara enheter.
5. Industri och automatisering
Halvledare driver sensorer, styrenheter och robotteknik inom industriell tillverkning framåt.
AI-applikationer kräver enorm datorkraft. Ju kraftfullare chipsen är, desto snabbare och mer effektivt kan AI-modeller tränas och driftsättas. Framsteg inom halvledarteknologi driver därför avsevärt utvecklingen av AI framåt. TRUMPF använder teknologi, som EUV, för att tillverka de kraftfullaste chipsen.
AI-chips är specialutvecklade processorer som utför komplexa algoritmer för maskininlärning och artificiell intelligens direkt på chipet. De skiljer sig från klassiska processorer i sin förmåga att bearbeta stora mängder data parallellt.
AI-chips skapas i en mycket komplex tillverkningsprocess som kombinerar klassiska halvledarteknologier med innovativa paketeringsmetoder. För det första tillverkas själva datorkärnorna, vanligtvis baserade på kisel, i nanometerstrukturer.
Chipsen måste vara extremt kraftfulla och energieffektiva för att kunna bearbeta enorma mängder data i realtid. Därför satsar tillverkare i allt högre grad på avancerad paketering. I denna process kombineras flera chips på så kallade interposer, vilka fungerar som ett sammanbindande lager.
Medan kisel-interposer länge har varit standard, når de sina gränser när det gäller storlek och kostnad. Lösningen: Glas-interposer. Glas är billigare, kan bearbetas till stora paneler och möjliggör komplexa chippaket för AI-system. För att skapa de elektriska förbindelserna mellan lagren måste miljontals små hål, så kallade genomgående glasvias (TGV), borras i glaset. Även här används laserteknik från TRUMPF.
Moores lag säger att antalet transistorer på ett mikrochip fördubblas ungefär vartannat år, medan kostnaden per beräkning minskar. Detta gör att chipsens prestanda ökar kontinuerligt utan att deras storlek ökar. För att fortsätta miniatyriseringen används teknologier som EUV-litografi och nya chiparkitekturer (t.ex. 3D-strukturer). Lagen formulerades 1965 av Gordon Moore, medgrundare av Intel. Det är inte en naturlag, utan en observation som återspeglar innovationshastigheten i branschen.
1. Miniatyrisering och precision
Industrin är under enorm press att producera allt mindre strukturer i nanometerområdet. EUV-litografi och plasmageneratorer måste arbeta med extrem precision för att skapa 3D-strukturer på kiselskivor. Även de minsta avvikelserna leder till kassering och höga kostnader. Kvalitetskontroll (metrologi) blir alltmer komplex, eftersom toleranserna ligger i nanometerområdet.
2. Energiförbrukning och hållbarhet
Energieffektivitet är avgörande för att minska driftskostnaderna och uppnå hållbarhetsmål. Plasmageneratorer och lasersystem måste därför fungera så energieffektivt som möjligt.
3. Leveranskedjor och kvalitetssäkring
Hela leveranskedjan måste garantera felfri kvalitet. Svagheter hos leverantörer kan äventyra produktionen. TRUMPF ställer strikta kvalitetskrav på sina partners och leverantörer.
4. Tillgänglighet av produktionsanläggningar
Halvledarproduktionen är starkt koncentrerad till Asien. Utrustningsleverantörer måste förse chiptillverkare världen över med högsta servicekvalitet för att undvika driftstopp. TRUMPF investerar därför i regionala servicehubbar och teknikcenter, till exempel i Taiwan.
Litografi är en viktig process inom halvledartillverkning, där strukturer för elektroniska kretsar överförs till kiselskivor. I denna process applicerar en speciell beläggningsanordning ett ljuskänsligt lager (fotoresist) på wafern. Litografisystemet exponerar sedan de önskade mönstren med hjälp av ljus och framkallar dem kemiskt. Dessa strukturer utgör grunden för transistorer och andra komponenter på chipet. Den mest avancerade teknologin inom detta område är EUV-litografi. Den använder extremt kortvågigt ljus för att skapa nanometerfina strukturer. Utan EUV-litografi kan de kraftfullaste mikrochipsen inte tillverkas. Det är avgörande för implementeringen av Moores lag, som avser en fördubbling av antalet transistorer vartannat år.
En wafer är utgångspunkten för produktion av mikrochips. Den består av mycket rent kisel, som först odlas till en enda kristall och sedan skärs i tunna skivor. Dessa skivor poleras för att skapa en helt slät yta. Kretsarnas strukturer skapas på wafern genom litografi, exponering, etsningsprocesser och dopning. Efter hundratals processteg testas wafern och skärs i individuella chips ("dies").
Wafer dicing avser processen att separera halvledarchips från en wafer. Detta är ett viktigt steg i halvledarprocesskedjans back-end.
Mekanisk såg, stealth-dicing, ablativ laser-dicing och plasma-dicing.
Plasmaetsning är en process där material avlägsnas eller struktureras från waferytan med hjälp av joniserad gas (plasma). Denna process är avgörande för en exakt chipstruktur.
En enhet som tillför högfrekvent elektrisk energi för att generera och styra plasma för chiptillverkning.
Genomgående glasvias (TGV) är små, ledande vias i glas som möjliggör elektriska anslutningar mellan olika lager i en chippaketering. De är avgörande för högpresterande applikationer eftersom de förkortar signalvägar och minimerar energiförluster.
Halvledarproduktionen kräver mycket energi. Halvledarföretag kan minska sitt koldioxidavtryck avsevärt genom att fokusera på energieffektiva teknologier och cirkulär ekonomi; Teknologier från TRUMPF spelar en nyckelroll här. För familjeföretaget TRUMPF har hållbarhet alltid varit viktigt. Därför lägger vi, med framåtblickande teknologier som EUV-litografi, största vikt vid att använda energi och material effektivt och sparsamt.
