Yarı iletken üretimi
TRUMPF olmadan yapay zeka da olmaz. Lazer ve plazma çözümlerimiz, modern yarı iletken üretim yaklaşımının bel kemiğini oluşturur. EUV litografiden Advanced Packaging'e kadar: Teknolojilerimiz, geleceğe şekil veren her alanda kullanılmaktadır. Kaplama, pozlama veya aşındırma: İnovasyon ve ilerlemenin peşinde olan herkes TRUMPF'u tercih ediyor. Ve biz de daha ilerisini düşünüyoruz: Çözümlerimiz yalnızca üstün performans sağlamakla kalmaz, aynı zamanda kaynakları koruyan prosesleri de mümkün kılar. Lider teknoloji iş ortaklarıyla birlikte, tüm sektörleri dönüştüren yeniliklere imza atıyoruz.
TRUMPF olmadan yarı iletkenler mi? Hayal bile edilemez.
Yeniliklerin başlangıç noktası insanlardır. Zira her ilerlemenin arkasında fikirler, tutku ve cesaret bulunur. Yeni nesil çiplerin üretimine katkı sağlıyoruz. TRUMPF olarak, yarı iletken üretimini daha hızlı, sürdürülebilir ve verimli kılıyoruz. En üst düzeyde çipler üretmek isteyen üreticiler için TRUMPF bir tedarikçinin ötesinde, stratejik bir iş ortağı rolündedir.
TRUMPF yarı iletken üretimine nasıl hız kazandırıyor?
Teknolojilerimiz, tüm önemli proses adımlarında en yüksek kullanılabilirliği güvence altına almaktadır. Böylelikle TRUMPF, yarı iletken üretimini daha hızlı, verimli ve sürdürülebilir olan bir üst seviyeye taşır.
1. Külçe dilimleme
Silikon kristalinden çok ince dilimler kesilir. Çip üreticileri bunu lazer kullanarak özellikle malzemeyi koruyan bir şekilde gerçekleştirebilir.
2. İşlenmemiş wafer
Yarı iletken çiplerin tüm yapıları, işlenmemiş silikon dilimin üzerine uygulanır.
3. Kaplama
İzolatörler veya iletkenlerden oluşan ince bir malzeme tabakası, wafer plakasına uygulanır. Bu, transistörlerin ve bağlantıların temelini oluşturur.
4. TGV/Geçiş deliği açma
Lazer ışınları, izolasyonda ve yarı iletken katmanlarda minik delikler (geçiş delikleri) açar. Işınlar, 3D çiplerde devre katmanları arasında dikey bağlantılara imkan tanır.
5. Fotorezist kaplama
Wafer, belirli alanları hedefli şekilde pozlamak ve işlemek üzere ışığa duyarlı bir boya tabakasıyla kaplanır.
6. EUV litografi
Işık, bir maske yardımıyla boyanın üzerine yansıtılır, minik yapı desenleri oluşturur ve bu sayede daha sonra hayata geçirilecek devrelerin taslağını çizmiş olur.
7. Aşındırma
Açığa çıkan alanlar kimyasal veya fiziksel işlemler kullanılarak aşındırılır ve malzeme üzerinde çukurlar, delikler ve iletken yolları oluşturulur.
8. İyon implantı
Silikona yüksek hızda yabancı atomlar yerleştirilir (katkılanır). Bu da elektriksel özelliği değiştirir ve transistörler anahtarlama yapabilir hale gelir.
9. Kimyasal Mekanik Parlatma (CMP)
Wafer yüzeyi kimyasal-mekanik bir şekilde düzleştirilir. Bu da özellikle gelişmiş çiplerde çok katmanlı bir yapıya imkan sağlar.
10. Wafer dilimleme
Wafer, yongalara (die) ayrıştırılır. Her bir yonga daha sonra bir mikroçip haline gelir. Bu işlem, lazer veya plazma ile özellikle hassas şekilde yürütülebilir.
11. Test etme
Her bir çip, önce işlevsel olarak, ardından da yük ve sıcaklık altında elektriksel olarak test edilir.
Yarı iletken üretimine yönelik ürünlerimiz
Lazer ve plazma uygulamalarımız, çip üretiminin tüm önem taşıyan üretim aşamalarında kullanılmaktadır.
Şimdi lazerin kullanımıyla ilgili daha fazla bilgi edinin!
Çip üretimi kapsamındaki neredeyse her üretim aşamasının öncesinde, sonrasında ve sırasında lazer teknolojisi önemli bir katkı sunabilir. Her yarı iletken üreticisi ve işleyicisi, farklı noktalarda lazer kullanımına başvurabileceği kendine özgü proses zincirine sahiptir.
TRUMPF'un çip endüstrisine etkisi
TRUMPF'un yüksek performanslı lazerleri EUV litografiyi böyle mümkün kılıyor.
Küresel iş ortalıklarımız
Yeni nesil çiplerin olabildiğince düşük enerji tüketmesi beklenir. Aynı şekilde bu çipler mümkün olduğunca az enerji tüketimiyle üretilmeli ve tesisler 365 gün 24 saat çalışıyor olmalıdır. TRUMPF, çip fabrikalarının tüm ekipman tedarikçilerine üretim çözümlerinde destek vererek bu talebi karşılamaktadır. Bir inovasyon lideri olarak, mikroçip üretiminde daha fazla verim ve sürdürülebilirlik odaklı bir şekilde elektronik ve lazer çözümleri sunuyoruz. TRUMPF, on yıllardır Asya, ABD ve Avrupa'daki yarı iletken endüstrisinin lider tedarikçileriyle yakın iş ortaklıkları kurmaktadır. Bu güven temelli ve yakın iş birliği, müşterilerimizin yüksek beklentilerini karşılayacak yenilikçi çözümler geliştirmemize fırsat tanıyor.
Bu başarılı iş birliklerine bir örnek olarak, dünyanın en büyük litografi sistemleri üreticisi olan ASML ile uzun yıllara dayanan yoğun iş ortaklığı verilebilir. TRUMPF, EUV teknolojisine yönelik yüksek performanslı lazerler sağlayarak dünyanın en güçlü mikroçiplerinin üretimine temel oluşturan teknolojiyi tedarik etmektedir. Aynı şekilde TRUMPF jeneratörleri de, silikon wafer üretiminde kaplama ve aşındırma işlemleri için güvenilir ve hassas enerji tedariği sunmaktadır. TRUMPF'un lazer teknolojisi, foto maskelerin ve en küçük çip yapılarının kalite kontrolü gibi birçok farklı uygulamada kullanılır.
Süperlatiflerin dünyası
Bir yüksek teknoloji şirketi olarak, yarı iletken endüstrisinin geleceğine aktif olarak şekil veriyor ve inovasyonlarımızla dijital devrime belirgin bir katkıda bulunuyoruz. Yolculuğumuzun sonraki adımları arasında, daha verimli üretim çözümleri geliştirmenin yanı sıra, teknolojinin sınırlarını daha da zorlamak için iş ortaklıklarımızı genişletmek bulunuyor.
İlham alın! Yarı iletken dünyasından haberler, TRUMPF yenilikleri, Teknolojik içgörüler
Daha fazla bilgi edinmek mi istiyorsunuz?
O zaman yarı iletken üretimi dünyasından ilginç teknik makaleler ve raporları buradan indirebilir veya bizimle iletişime geçebilirsiniz.
Hep bilmek istediğiniz şeyler...
Bir yarı iletken, elektrik iletkenliği iletken (örn. bakır) ile yalıtkan (örn. cam) arasında olan bir malzemedir. Tipik yarı iletken malzemeler, silikon ve germanyumdur. İletkenlik durumu, katkılama (yabancı atomların eklenmesi) ve sıcaklık ya da ışık gibi dış etkenler aracılığıyla hedefli bir şekilde değiştirilebilir. Bundan dolayı yarı iletkenler, örneğin transistörler, diyotlar ve entegre devreler gibi elektronik bileşenlerde kullanım için ideal uygunluktadır. Yarı iletken sektörü, özellikle veri depoları, yapay zeka ve minyatürleştirme sayesinde büyük bir gelişim göstermektedir. Giderek daha güçlü ve aynı zamanda daha küçük yarı iletkenlere doğru bir trend söz konusudur. Uzmanlar bu gelişimi nanometre yarışı olarak adlandırmaktadır. TRUMPF'un lazer ve plazma teknolojileri, EUV litografi, kaplama, pozlama ve aşındırma gibi prosesler için vazgeçilmez niteliktedir. Bu teknolojiler olmasaydı, en yeni nesil çiplerin üretimi de mümkün olmazdı.
Transistör, elektrik sinyalleri için şalter veya amplifikatör olarak fonksiyon gösterebilen bir elektronik bileşendir. Modern mikroelektroniğin kilit unsurudur ve işlemciler, bellek çipleri ve neredeyse tüm dijital cihazlar için temel oluşturur. Bir çipte daha fazla transistör bulunması, daha yüksek hesaplama gücü anlamına gelir.
Bir yarı iletken genelde birkaç yüz, bazı durumlarda ise binlerce üretim adımından geçmektedir. Üretimi aylar sürer. Yarı iletkenlerin üretim prosesi, belirgin derecede basitleştirilerek on adımda açıklanabilir:
1. Üretim, yüksek saflıkta silikondan meydana getirildikten sonra ince dilimler halinde kesilen bir wafer ile başlar.
2. Wafer, takip eden adımlar için tamamen pürüzsüz bir yüzey elde edilecek şekilde parlatılır.
3. Litografi kapsamında, daha sonra devrelerin yapısını belirleyecek olan, ışığa duyarlı bir tabaka (fotorezist) uygulanır.
4. EUV litografi gibi özellikle hassas pozlama yöntemleri aracılığıyla wafer üzerine minik desenlemeler yansıtılır.
5. Ardından, pozlanmış alanlar kimyasal işlemden geçirilerek istenen yapılar görünür hale getirilir.
6. Aşındırma prosesleri (örn. plazmayla aşındırma) yardımıyla malzeme tabakaları kaldırılır ve bu sayede iletken yollar ve transistörler oluşturulur.
7. Ardından, silikonun elektriksel özelliklerini değiştirmek amacıyla yabancı atomların eklendiği katkılama prosesleri yürütülür.
8. Transistörler arasında karmaşık bağlantılar oluşturmak üzere metalden ve yalıtkanlardan oluşan birkaç tabaka uygulanır.
9. Bu türde yüzlerce adım sonrasında, wafer teste tabi tutulut ve münferit çiplere (“die”)kesilir: Bu işlem, wafer dilimleme olarak adlandırılır.
10. Son noktada, çipler paketlenir (Packaging) kontrol edilir ve akıllı telefon, bilgisayar veya otomobil gibi cihazlarda kullanılmak üzere onaylanır.
1. Bilgi ve iletişim teknolojisi
Yarı iletkenler, örneğin bilgisayarlar, sunucular ve akıllı telefonlardaki hesaplama işlemlerini kumanda eder. Bu yüzden dijital iletişim, bulut bilişim ve nesnelerin interneti (IoT) için vazgeçilmez bir öneme sahiptirler.
2. Yapay zeka ve bilgi işlem merkezleri
Yüksek performanslı çipler, yapay zeka uygulamaları ve büyük veri analizleri için muazzam miktarda verinin işlenmesine imkan tanır.
3. Otomotiv endüstrisi
Araçlarda yarı iletkenler, sürüş yardım sistemleri, e-mobilite, Bilgi ve Eğlence sistemlerinin yanı sıra otonom sürüş için de kritik öneme sahiptir.
4. Tıp teknolojisi
Yarı iletkenler sayesinde hassas görüntüleme, teşhis sistemleri ve hatta implante edilebilir cihaz kullanımı mümkün kılınır.
5. Endüstri ve otomasyon
Yarı iletkenler, endüstriyel üretim kapsamında sensörleri, kumanda sistemlerini ve robotik teknolojisini çalıştırır.
AI uygulamaları devasa bir hesaplama gücü gerektirmektedir. Çipler ne kadar güçlü olursa, AI modelleri o denli hızlı ve verimli bir şekilde eğitilip kullanılabilir. Yarı iletken teknolojisindeki ilerlemeler, yapay zeka gelişimine hissedilir bir ivme kazandırmaktadır. En üstün performanslı çiplerin üretiminde örneğin EUV gibi TRUMPF teknolojilerine başvurulmaktadır.
AI çipleri, makine öğrenimine ve yapay zekaya yönelik karmaşık algoritmaları doğrudan çip üzerinde çalıştırabilen, özel olarak geliştirilmiş işlemcilerdir. Yüksek miktarda veriyi paralel olarak işleme becerileriyle klasik işlemcilerden ayrılırlar.
AI çipleri, klasik yarı iletken teknolojilerini yenilikçi Packaging yöntemleriyle kombine eden, son derece karmaşık bir üretim prosesi sonucunda üretilir. Öncelikli olarak, çoğunlukla silikon bazlı olan gerçek hesaplama çekirdekleri, nanometre ölçeğindeki yapılarda üretilir.
Çiplerin muazzam miktarlarda veriyi gerçek zamanlı olarak işleyebilmeleri için en üst düzeyde performanslı ve enerji verimli olması gerekmektedir. Bu yüzden de üreticiler giderek daha fazla Advanced Packaging'e yönelmektedir. Bu kapsamda, bağlantı tabakası işlevi gören interposer adlı unsurlar üzerinde çok sayıda yonga kombine edilebilir.
Silikon ara tabakalar her ne kadar uzun süredir standart olarak kullanılıyor olsa da, boyut ve maliyet bakımından sınırlarına ulaşmış durumdadır. Getirilen çözüm: Cam interposer teknolojisi. Cam, daha ucuz maliyetli olmasının yanı sıra, büyük paneller halinde işlenebilir ve AI sistemlerine yönelik karmaşık çip paketleri oluşturulmasına imkan tanır. Tabakalar arasındaki elektrik bağlantılarını kurabilmek için, cam üzerinde milyonlarca minik delik, yani cam içi geçiş delikleri (TGV) açılması gerekir. Bu alanda da TRUMPF'un lazer teknolojisi kullanılmaktadır.
Moore yasası, bir mikroçipteki transistör sayısının yaklaşık olarak iki yılda bir ikiye katlandığını ve hesaplama işlemi başına maliyetin de düştüğünü ifade eder. Bu sayede çiplerin performansı, boyutlarında bir artış olmadan sürekli olarak artış gösterir. Minyatürleştirme sürecini sürdürebilmek için, EUV litografi ve yeni çip mimarileri (örn. 3D yapılar) gibi teknolojiler kullanılmaktadır. Bu yasa, 1965'te Intel'in kurucu ortağı Gordon Moore tarafından ortaya atılmıştır. Bu bir doğa kanunu değil, sektörün inovasyon hızını yansıtmak için paylaşılan bir gözlem niteliğindedir.
1. Minyatürleştirme ve hassasiyet
Sektörde, nanometre ölçeğinde giderek daha küçük yapıların üretimi için büyük bir baskı söz konusudur. EUV litografi ve plazma jeneratörlerinin silikon wafer'lar üzerinde 3D yapılar oluşturmak üzere son derece hassas çalışmaları gerekmektedir. En ufak sapmalar bile firelere ve yüksek maliyetlere neden olacaktır. Kalite kontrolü (metroloji) de toleranslar artık nanometre aralığında olduğu için giderek daha karmaşık bir hal almaktadır.
2. Enerji tüketimi ve sürdürülebilirlik
İşletme maliyetlerinin düşürme ve sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşma boyutunda enerji verimliliği kritik öneme sahiptir. Bu noktada plazma jeneratörlerinin ve lazer sistemlerinin olabildiğince enerji verimli çalışmadı beklenmektedir.
3. Tedarik zincirleri ve kalite güvencesi
Tüm tedarik zincirinin sıfır hata kalitesini garanti etmesi gerekmektedir. Tedarikçilerin zayıf noktaları, üretimi tehlikeye atabilir. TRUMPF, iş ortaklarından ve tedarikçilerinden katı kalite standartları talep etmektedir.
4. Üretim tesislerinin kullanılabilirliği
Yarı iletken üretimi büyük ölçüde Asya'da yoğunlaşmış durumdadır. Donanım tedarikçileri, olası aksaklık sürelerini önlemek için dünya genelinde çip üreticilerine en yüksek hizmet kalitesini sunmak durumundadır. Bu yüzden TRUMPF, örneğin Tayvan gibi bölgelerde hizmet merkezlerine ve teknoloji merkezlerine yatırım yapmaktadır.
Litografi, yarı iletken üretiminde elektronik devre yapılarının silikon wafer'lara aktarıldığı merkezi bir prosesi ifade eder. Bu kapsamda, özel bir kaplama cihazıyla wafer'ın üzerine ışığa duyarlı bir tabaka (fotorezist) uygulanır. Ardından, litografi sistemi tarafından istenen desenler ışık yardımıyla pozlanır ve kimyasal işlemden geçirilir. Bu yapılar, çip üzerindeki transistörler ve diğer bileşenler için temel oluşturur. Bu alanda hailhazırda kullaınlan en ileri teknoloji, EUV litografidir. Bu teknoloji, nanometre inceliğinde yapılar oluşturmak amacıyla aşırı kısa dalga boylu ışıktan faydalanır. EUV litografi olmadan en yüksek performanslı mikroçiplerin üretimi mümkün olmayacaktır. Bu, transistör sayısının iki yılda bir iki katına çıkarılacağını öngören Moore Yasası'nın hayata geçirilebilmesi için kritik önem taşımaktadır.
Bir wafer (yarı iletken plaka), mikroçip üretiminin temelini oluşturur. Yüksek saflıkta silikondan oluşur, önce tekil kristal haline getirildikten sonra ince dilimler halinde kesilir. Bu dilimler tamamen pürüzsüz bir yüzey elde edilecek şekilde parlatılır. Litografi, pozlama, aşındırma işlemleri ve katkılama aracılığıyla wafer üzerinde devre yapıları oluşturulur. Yüzlerce proses adımı sonrasında, wafer teste tabi tutulur ve münferit çiplere (“die”) kesilir.
Wafer dilimleme, bir wafer'ın yarı iletken çiplerine ayrıştırılması anlamına gelir. Bu, yarı iletken proses zincirinin arka ucunda merkezi bir adımı temsil eder.
Mekanik testereyle dilimleme, Stealth dilimleme, Ablatif lazerle dilimleme ve plazmayla dilimleme.
Plazmayla aşındırma, wafer yüzeyinden iyonize gaz (plazma) yardımıyla malzeme çıkarılması veya yapılandırılması yöntemini ifade eder. Bu proses, hassas bir çip yapısı için hayai öneme sahiptir.
Çip üretimi için plazmayı oluşturmak ve kumanda etmek üzere yüksek frekanslı elektrik enerjisi sağlayan bir cihaz.
Cam içi geçiş delikleri (TGV), camda bulunan minik yapılı ve iletken delikler olup bir çip paketinin farklı tabakaları arasındaki elektrik bağlantısını sağlar. Bunlar sinyal yollarını kısaltarak enerji kayıplarını minimuma indirdikleri için yüksek performanslı uygulamalar için kritik önem taşırlar.
Yarı iletken üretimi yüksek miktarda enerji gerektirir. Öte yandan yarı iletken şirketleri, enerji verimli teknolojilere ve döngüsel ekonomiye yatırım yaparak CO₂ ayak izlerini önemli derecede azaltabilir. TRUMPF'un teknolojisi bu alanda belirleyici bir role sahiptir. Sürdürülebilirlik, bir aile şirketi olarak TRUMPF'un DNA'sının bir parçasıdır. Bu yüzden, EUV litografi gibi gelecek odaklı teknolojilerde enerjiyi ve malzemeyi verimli ve tasarruflu bir şekilde kullanmayı son derece önemsiyoruz.
