- يمكن لمصانع الرقاقات الصغيرة أن تقلل بشكل كبير من تكاليف إنشاء إنتاج أشباه الموصلات في جميع أنحاء العالم
- ومن الممكن أن تعمل مصانع الرقائق المدمجة على تسريع وتيرة تدريب العاملين في مجال أشباه الموصلات في الصناعات الناشئة
- تعتقد شركة InchFab أنه في اقتصاد أشباه الموصلات، يعد الاستخدام أكثر أهمية من حجم الرقاقة
تعتمد صناعة أشباه الموصلات تقليديا على مصانع التصنيع العملاقة التي تكلف مليارات الدولارات وتستغرق سنوات قبل أن يبدأ إنتاج الرقائق بشكل كبير.
وتعتقد شركة أمريكية ناشئة تدعى InchFab أن المصانع الأصغر حجماً يمكن أن تقلل بشكل كبير من هذه الحواجز من خلال جعل معدات تصنيع أشباه الموصلات نفسها أصغر حجماً.
تأسست الشركة على يد ميتشل شينج، خريج معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والعديد من المتعاونين، وتقوم ببناء أنظمة تصنيع غرف الأبحاث المدمجة المصممة حول رقائق السيليكون الأصغر.
رقائق أصغر تقلل من تكاليف الإنتاج
بدلاً من بناء مجمعات صناعية مترامية الأطراف تعالج كميات هائلة من الرقائق، تقوم شركة InchFab بضغط قدرات التصنيع في أنظمة معيارية بحجم حاويات الشحن تقريبًا.
وتقول الشركة إن تكلفة هذه الأنظمة تتراوح بين 5 ملايين و15 مليون دولار، وهو أقل بكثير من مصانع أشباه الموصلات التقليدية التي تتطلب استثمارات بمليارات الدولارات.
وأوضح هسينج أن الشركة جربت في البداية رقائق بقياس بوصة واحدة، لأن مجالات الطباعة الحجرية الضوئية القياسية تتوافق بشكل طبيعي مع الأبعاد المادية.
وسرعان ما واجه هذا النهج تعقيدات عملية نظرًا لصعوبة الحصول على الرقائق مقاس بوصة واحدة تجاريًا وتتطلب قطعًا يدويًا من ركائز أكبر.
انتقلت الشركة لاحقًا نحو الرقائق مقاس بوصتين قبل أن تستقر أخيرًا على تنسيقات مقاس 4 بوصات توازن بين التطبيق العملي ومزايا تصغير الأجهزة.
وفقًا لـ Hsing، تعمل أنظمة تصنيع الانكماش على تغيير الفيزياء المرتبطة بمعالجة البلازما حيث يصبح سطح الغرفة أكثر هيمنة بالنسبة للحجم الداخلي.
وأشار إلى أن الأنظمة المعتمدة على البلازما تحتوي على طبقات واقية تمنع تدهور جدران الغرفة أثناء التشغيل.
يقال إن بعض التحديات الهندسية تصبح أسهل مع انخفاض الأبعاد لأن المضخات والصمامات وأجهزة التحكم في التدفق الشامل وأنظمة التحكم في الفراغ تتطلب أحجام عمل أصغر.
وجد هسينج أن التحكم في غرف البلازما المدمجة يبسط العديد من العمليات الخلفية مقارنة بالحفاظ على الاستقرار داخل أجهزة أشباه الموصلات الصناعية الكبيرة التي تعمل بشكل مستمر على نطاق واسع.
تدعم FABs المدمجة العديد من التقنيات
تقول شركة InchFab أن أنظمتها تواصل تنفيذ العديد من عمليات تصنيع أشباه الموصلات القياسية المستخدمة في بيئات التصنيع القائمة حول العالم.
ومن بين قدرات التصنيع المدعومة، تدرج الشركة الطباعة الحجرية، وعلم القياس، والترسيب بمساعدة البلازما، وترسيب الطبقة الذرية، والحفر الجاف والعديد من تقنيات المعالجة الرطبة.
واعترف هسينج بأن الطباعة الحجرية تظل هي القيد الرئيسي للشركة، حيث يستمر حجم المنشأة وسرعات الإنتاج في الاعتماد إلى حد كبير على قيود تكنولوجيا التعرض.
وأوضح أن طرق شعاع الإلكترون يمكن أن تنتج نظريًا أشكالًا هندسية صغيرة للغاية، على الرغم من أن سرعات الكتابة الأبطأ تقلل من التطبيق العملي لأحجام الإنتاج الكبيرة.
يتساءل النقاد عما إذا كانت الرقائق الأصغر حجمًا يمكن أن تظل قادرة على المنافسة اقتصاديًا مع مصانع التصنيع الأكبر حجمًا التي تعالج آلاف الرقائق شهريًا على نطاق صناعي.
رفض هسينج هذا الانتقاد بشكل مباشر، مجادلًا بأن اقتصاديات الإنتاج تعتمد على درجة استخدام رأس المال والكفاءة أكثر من اعتمادها على أبعاد الرقائق نفسها.
وقال هسينغ، “يمكننا في كثير من الأحيان أن نكون قادرين على المنافسة من حيث الأسعار مع مسبك اليوم مقاس 8 بوصات”، وهو يناقش المتطلبات المتخصصة للتصنيع الصناعي والفضائي.
تخدم الشركة حاليًا العملاء في قطاعات الطب الحيوي والحسي والفضاء والدفاع والضوئيات وأشباه الموصلات المركبة.
تتطلب كل هذه المجالات أحجام إنتاج منخفضة وتدفقات عمليات مخصصة تناسب InchFab.
يتضمن عمل InchFab أيضًا تدريب القوى العاملة للبلدان التي ترغب في بناء القدرة المحلية على تصنيع أشباه الموصلات دون الانتظار لسنوات لإنشاء مصانع كبيرة.
وقال هسينغ خلال مناقشة حول برامج تطوير القوى العاملة: “لا توجد طريقة أفضل وأرخص للبدء من شيء مثل InchFab”.
ومن غير المؤكد ما إذا كانت المصانع المدمجة سوف تعمل بالفعل على إضفاء الطابع الديمقراطي على إنتاج أشباه الموصلات.
لا يزال تصنيع الرقائق المتقدمة يعتمد بشكل كبير على أداء الطباعة الحجرية واتساق الإنتاج.
ومع ذلك، قد تصبح أنظمة الإنتاج الأصغر حجمًا جذابة بشكل متزايد للصناعات المتخصصة، حيث تكون المرونة والتدريب وانخفاض رأس المال أكثر أهمية من الحجم
بواسطة IEEE الطيف
اتبع TechRadar على أخبار جوجل و أضفنا كمصدرك المفضل لتلقي أخبار ومراجعات وآراء الخبراء حول قنواتك.
