חדשות התעשייה: פאב הוופל הקטן ביותר בעולם

Minimal wafer fabs הן מערכות חדשניות לייצור מוליכים למחצה המשתמשות בפרוסות בגודל 0.5 אינץ', מה שמפחית משמעותית את היקף הייצור והשקעות הון בהשוואה לפרוסות מסורתיות בגודל 12 אינץ'. ההשקעה ההונית עבור ציוד ייצור זה היא רק כ-500 מיליון ין (כ-23.8 מיליון יואן), מה שמאפשר לחברות קטנות ובינוניות וסטארט-אפים להתחיל בייצור מוליכים למחצה בהשקעה נמוכה יותר.

ניתן לייחס את מקורותיה של טכנולוגיית ה-Minimal Fabb Fabb לפרויקט מחקר שיזם המכון הלאומי למדע וטכנולוגיה תעשייתית מתקדמת (AIST) ביפן בשנת 2008. פרויקט זה נועד ליצור מגמה חדשה בייצור מוליכים למחצה על ידי השגת ריבוי זנים , ייצור באצווה קטנה. היוזמה, בהובלת משרד הכלכלה, המסחר והתעשייה של יפן, כללה שיתוף פעולה בין 140 חברות וארגונים יפניים לפיתוח דור חדש של מערכות ייצור, במטרה להפחית משמעותית את העלויות והחסמים הטכניים, ולאפשר ליצרני רכב ומכשירי חשמל ביתיים לייצר את המוליכים למחצה. וחיישנים שהם צריכים.

**היתרונות של טכנולוגיית Minimum Wafer Fab:**

1. **השקעות הון מופחתות באופן משמעותי:** מותגי רקיקים גדולים מסורתיים דורשים השקעות הון העולה על מאות מיליארדי ין, בעוד שההשקעה היעד עבור יריעות רקיק מינימליות היא רק 1/100 עד 1/1000 מסכום זה. מכיוון שכל מכשיר קטן, אין צורך בחללי מפעל גדולים או במסכות פוטו ליצירת מעגלים, מה שמפחית מאוד את עלויות התפעול.

2. **דגמי ייצור גמישים ומגוונים:** דגמי רקיק מינימליים מתמקדים בייצור מגוון מוצרים באצווה קטנה. מודל ייצור זה מאפשר לעסקים קטנים ובינוניים וסטארטאפים להתאים ולייצר במהירות בהתאם לצרכיהם, תוך מענה לדרישת השוק למוצרי מוליכים למחצה מותאמים אישית ומגוונים.

3. **תהליכי ייצור מפושטים:** לציוד הייצור במיני רקיקות יש את אותה צורה וגודל עבור כל התהליכים, ומיכלי הובלת הפרוסים (שאטלים) הם אוניברסליים לכל שלב. מאחר והציוד וההסעות פועלים בסביבה נקייה, אין צורך לשמור על חדרים נקיים גדולים. עיצוב זה מפחית משמעותית את עלויות הייצור ומורכבותן באמצעות טכנולוגיה נקייה מקומית ותהליכי ייצור מפושטים.

4. **צריכת חשמל נמוכה ושימוש בחשמל ביתי:** ציוד הייצור במיני רקמות כולל גם צריכת חשמל נמוכה ויכול לפעול על מתח AC100V ביתי סטנדרטי. מאפיין זה מאפשר שימוש במכשירים אלו בסביבות מחוץ לחדרים נקיים, מה שמפחית עוד יותר את צריכת האנרגיה ועלויות התפעול.

5. **מחזורי ייצור מקוצרים:** ייצור מוליכים למחצה בקנה מידה גדול מצריך בדרך כלל זמן המתנה ארוך מהזמנה ועד למשלוח, בעוד שמינימום פקקים יכולים להשיג ייצור בזמן של הכמות הנדרשת של מוליכים למחצה במסגרת הזמן הרצויה. יתרון זה בולט במיוחד בתחומים כמו האינטרנט של הדברים (IoT), הדורשים מוצרי מוליכים למחצה קטנים ובעלי תערובת גבוהה.

**הדגמה ויישום של טכנולוגיה:**

בתערוכת "CEATEC 2024", ארגון קידום ה-Minimal Wafer Fab Fabrik הדגים את תהליך הליטוגרפיה באמצעות ציוד לייצור מוליכים למחצה קטנים במיוחד. במהלך ההדגמה אורגנו שלוש מכונות להצגת תהליך הליטוגרפיה, שכלל ציפוי התנגדות, חשיפה ופיתוח. מיכל הובלת הפרוסים (שאטל) הוחזק ביד, הוכנס לציוד והופעל בלחיצת כפתור. לאחר השלמתו, המעבורת נאספה והוגדרה במכשיר הבא. המצב הפנימי וההתקדמות של כל מכשיר הוצגו על המסכים המתאימים לו.

לאחר ששלושת התהליכים הללו הושלמו, הוופל נבדק תחת מיקרוסקופ, וחשף תבנית עם המילים "Happy Halloween" ואיור דלעת. הדגמה זו לא רק הראתה את ההיתכנות של טכנולוגיית ה-Wafer fab מינימלית, אלא גם הדגישה את הגמישות והדיוק הגבוה שלה.

בנוסף, חברות מסוימות החלו להתנסות בטכנולוגיית מינימלית של יריעות רקיק. לדוגמה, Yokogawa Solutions, חברת בת של Yokogawa Electric Corporation, השיקה מכונות ייצור יעילות ואסתטיות, בערך בגודל של מכונה לממכר משקאות, שכל אחת מהן מצוידת בפונקציות לניקוי, חימום וחשיפה. מכונות אלו יוצרות למעשה קו ייצור מוליכים למחצה, והשטח המינימלי הדרוש לקו ייצור "מיני רקיקי" הוא רק בגודל של שני מגרשי טניס, רק 1% מהשטח של מתקן רקיק בגודל 12 אינץ'.

עם זאת, יצרני רקיק מינימליים מתקשים כיום להתחרות במפעלי מוליכים למחצה גדולים. עיצובי מעגלים עדינים במיוחד, במיוחד בטכנולוגיות תהליך מתקדמות (כגון 7 ננומטר ומטה), עדיין מסתמכים על ציוד מתקדם ויכולות ייצור בקנה מידה גדול. תהליכי רקיק בגודל 0.5 אינץ' של פקקים מינימליים מתאימים יותר לייצור מכשירים פשוטים יחסית, כגון חיישנים ו-MEMS.

דגמי רקיק מינימליים מייצגים דגם חדש ומבטיח ביותר לייצור מוליכים למחצה. מאופיינים במזעור, עלות נמוכה וגמישות, הם צפויים לספק הזדמנויות שוק חדשות עבור חברות קטנות ובינוניות וחברות חדשניות. היתרונות של דגמי רקיק מינימליים ניכרים במיוחד באזורי יישומים ספציפיים כגון IoT, חיישנים ו-MEMS.

בעתיד, ככל שהטכנולוגיה תתבגר ותתקדם עוד יותר, דגמי רקיק מינימליים עשויים להפוך לכוח חשוב בתעשיית ייצור המוליכים למחצה. הם לא רק מספקים לעסקים קטנים הזדמנויות להיכנס לתחום זה אלא עשויים גם להניע שינויים במבנה העלויות ובמודלים הייצור של התעשייה כולה. השגת יעד זה ידרוש מאמצים נוספים בטכנולוגיה, פיתוח כישרונות ובניית מערכות אקולוגיות.

בטווח הארוך, לקידום המוצלח של יריעות רקיק מינימליות עשויה להיות השפעה עמוקה על כל תעשיית המוליכים למחצה, במיוחד במונחים של גיוון שרשרת האספקה, גמישות תהליכי ייצור ובקרת עלויות. היישום הנרחב של טכנולוגיה זו יעזור להניע חדשנות והתקדמות נוספת בתעשיית המוליכים למחצה העולמית.